Energy Storage - ES

Il modello di riferimento prevede la realizzazione di un Sistema integrato, che cattura l’energia discontinua delle Fonti Energetiche Rinnovabili, l’accumula

CAES in maniera efficiente e la fornisce alle utenze energivore. Il Progetto ES (Energy Storage) consiste essenzialmente nell’applicazione di tecnologie innovative, studiate ma non diffusamente applicate soprattutto nel contesto minerario nel quale Carbosulcis intende invece impiegarle:

  • accumulo di Energia Potenziale Elastica in Sottosuolo - Underground Compressed Air Energy Storage (U-CAES), ovvero aria compressa stoccata nei serbatoi ricavati dalle gallerie;
  • accumulo di Energia Potenziale Cinetica - Flywheel Energy Storage System (FESS), ovvero Volani installati in sicurezza nelle gallerie;
  • accumulo di Potenziale Chimico attraverso Ammoniaca (NH3), sinergico ai Progetti Aria e sui Fertilizzanti;
  • gestione, armonizzazione e ottimizzazione dei sistemi attraverso Smart Grid Tecnologies (SGT).

Il tema energetico della proposta progettuale, che si sviluppa secondo il principio di economia circolare, prevede la sperimentazione di sistemi di accumulo e di gestione dell’energia da Fonti Rinnovabili. Carbosulcis, nell’ambito dell’Accordo di Partnership con Sardegna Ricerche, con il Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Chimica e dei Materiali (DIMCM) e con il Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica (DIEE) dell’Università di Cagliari, intende realizzare un Progetto per promuovere nuove iniziative imprenditoriali nel territorio regionale, che possano nascere come naturale sviluppo e conseguenza delle attività di ricerca ed innovazione realizzate in modo coerente agli obiettivi previsti:

  • dal Piano Energetico Ambientale della Regione Sardegna 2015-2020 (PEARS);
  • dalla Strategia Energetica Nazionale (SEN) adottata dal MiSE e dal MATTM.

flywheelIn particolare, le misure compensative ambientali ed energetiche incluse nel Piano di Chiusura della Miniera promettono sviluppi e prospettive industriali importanti e incoraggianti, che ricadono nella politica di riconversione che sta conducendo Carbosulcis, come approvato dall’Azionista. È infatti nelle intenzioni della Società realizzare attività ed investimenti modulari e progressivi a lungo termine che prevedano il reimpiego per quanto possibile delle rilevanti infrastrutture, nonché delle risorse aziendali e territoriali esistenti.
La disponibilità di infrastrutture in sottosuolo, circa 15 km di gallerie di struttura e la presenza di una cabina di trasformazione collegata alla rete elettrica con doppia linea da 150kV, si sposano infatti perfettamente con un progetto di studio sperimentale sulle tecniche e le tecnologie di accumulo dell’energia: oltre alla disponibilità di volumetria, il vantaggio del sottosuolo sta nel suo isolamento, importantissimo per applicazioni speciali come la schermatura dai raggi cosmici in fisica, ma anche in campo meccanico nella sperimentazione di macchinari di accumulo di potenza in perfetta sicurezza operativa.
Proprio la disponibilità di volumi e di infrastrutture in sottosuolo invita a scegliere soluzioni efficaci ed altamente innovative come la UCAES (Underground Compressed Air Energy Storage), ossia l’accumulo di energia sovraprodotta dalle fonti energetiche rinnovabili in forma elastica attraverso la compressione dell’aria e il suo stoccaggio in sottosuolo a condizioni termodinamiche sicure e stabili. A temperatura ambiente infatti si potrebbe contenere l’aria compressa entro le cavità opportunamente rivestite, a pressioni che verrebbero contrastate dal massiccio roccioso, in volumi sufficienti a garantire restituzioni di energia adeguate alle esigenze della rete.
Gli sviluppi e l’innovazione sulla stessa tecnologia possono essere molteplici, soprattutto nella scelta delle trasformazioni termodinamiche che prevedono la facoltà di recuperare calore generato durante la compressione e di restituirlo durante l’espansione.
L’area prevista sarà quella che nei piani di sviluppo della miniera era ad Est, per i quali sono previsti oltre 500 metri di galleria di struttura, che potrà accogliere anche zone per la sperimentazione dei volani cinetici.
Elemento di assoluto valore sperimentale, e successivamente tecnologico, è rappresentato da quegli impianti capaci di fornire alla rete di distribuzione potenze elettriche elevate in tempi brevissimi. I volani cinetici sono un altro esempio di sistemi capaci di adempiere a tale richiesta, e il vantaggio di realizzare la loro sperimentazione sui materiali, sulla resistenza strutturale, sulla loro affidabilità e sulla loro gestione intelligente, in un ambiente assolutamente isolato e capace di garantire sicurezza operativa, fornisce il valore aggiunto che altre piattaforme sperimentali non consentono.
Terzo elemento di sviluppo sperimentale potrà essere la conservazione dell’energia attraverso la molecola di ammoniaca NH3, ossia un vettore ideale per trasportare e conservare azoto e idrogeno. L’azoto è l’elemento che dissociato dall’ammoniaca può essere impiegato per alimentare la colonna di distillazione criogenica per la produzione di isotopi 15N, nell’ambito del progetto Aria che Carbosulcis sta realizzando insieme all’INFN, mentre l’idrogeno può essere facilmente ed efficacemente convertito in energia pulita attraverso celle a combustibile.
Ogni sistema chimico di stoccaggio dell’energia, nonché la sua potenzialità stessa di accumulare energia, è direttamente proporzionale alla presenza di idrogeno. L’ammoniaca pertanto risulta un vettore molto promettente, oltre ad essere piuttosto stabile ed affidabile nella sua conservazione.
Tutti i principali progetti, attraverso materia o energia, sono tra loro estremamente interconnessi: l’azoto separato dall’idrogeno, elemento energetico necessario alla generazione elettrica infatti, sarà impiegabile per la produzione di fertilizzanti in congiuntura col progetto di lisciviazione, che prevede la produzione di acidi umici dal carbone. Allo stesso modo il calore generato durante la compressione dell’aria nell’UCAES potrà essere preventivamente accumulato e stabilizzato attraverso elementi innovativi come sistemi a termoclino, e successivamente utilizzato per alimentare le reazioni endotermiche di trasformazione dell’ammoniaca o per favorire il processo di lisciviazione del carbone.
La dimensione utile complessiva allo studio dei sistemi di accumulo nella fase di sperimentazione sarà almeno dell’ordine di 1MW, taglia che può essere assolutamente garantita sfruttando davvero un minimo delle potenzialità che offre il sottosuolo della miniera.


 

Convenzione operativa con SARDEGNA RICERCHE – 23.01.2019

Descrizione: Studio preliminare alla realizzazione di una Smart Grid presso i Cantieri di Nuraxi Figus & Seruci, così come previsto dal cosiddetto Progetto Complesso Smart Specialization Strategy - S3 - "Reti intelligenti per la gestione efficiente dell'energia".

 

Convenzione operativa con DIMCM – Università di Cagliari – 06.09.2018

Descrizione: Attività sullo sviluppo di due progetti di ricerca industriale e sviluppo sperimentale tra loro sinergici denominati Energy Storage (ES) e Fertilizzanti e Disinquinanti Ecologici (FEDE).

 

Convenzione operativa con DIEE – Università di Cagliari – 06.09.2018

Descrizione: Attività sullo sviluppo due progetti di ricerca industriale e sviluppo sperimentale tra loro sinergici denominati Energy Storage (ES) e Fertilizzanti e Disinquinanti Ecologici (FEDE).

 

Accordo di Partnership con Università di Napoli (DiSTAR) - 14.05.2018 

Descrizione: Realizzazione di attività di studio in ambito geologico volte a riconversione del sito minerarioIl Progetto prevede la realizzazione di attività volte allo studio dei fenomeni deformativi del suolo nelle aree minerarie della concessione detenuta da Carbosulcis, l’individuazione delle criticità geologiche del territorio attraverso innovative tecnologie e la sperimentazione di nuove tecnologie di indagine in ambito ambientale, nell’ottica di una riconversione del sito minerario.

 

Convenzione Quadro di collaborazione con Università di Cagliari - 02.05.2018

Descrizione: Sviluppare e coordinare programmi di R&S di reciproco interesse per gli enti coinvoltiLo scopo della Convenzione Quadro con UNICA è quello di sviluppare e coordinare programmi di R&S di reciproco interesse, promuovere l’accesso di ricercatori e studenti ai rispettivi laboratori e strutture di ricerca. Le singole convenzioni operative con i tre enti di cui sopra sono volte all’attuazione dei programmi previsti nell’ambito dell’“Accordo di Innovazione” con il Ministero dello Sviluppo Economico.

 

Accordo di Partnership con Università di Cagliari (DIEE, DIMCM) e Sardegna Ricerche - 20.10.2016

Descrizione: Collaborazione per la realizzazione di tecnologie di produzione di energia da fonti rinnovabiliL’Accordo prevede l’attivazione di una collaborazione strategica, congiunta e specifica, a lungo termine in progetti ed attività di ricerca svolti in partnership, con l’obiettivo di attuare programmi di individuazione, attraverso i programmi di R&S, delle migliori soluzioni tecniche in termini di innovazione, per favorire la realizzazione di tecnologie di produzione, gestione e conservazione di energia da fonti rinnovabili.

 

Accordo Quadro con Sotacarbo - 22.03.2016

Descrizione: Cooperazione per attuazione di Programmi di R&S e di valorizzazione del capitale umano. L’Accordo Quadro prevede la cooperazione tra la Carbosulcis S.p.A. e la Sotacarbo S.p.A. per l’attuazione di programmi di R&S e di valorizzazione del capitale umano con ricadute dirette, sia sul territorio regionale, sia sul sistema della ricerca, incrementando anche il trasferimento tecnologico alle imprese e l’interesse delle giovani generazioni nei confronti della scienza e della tecnologia.