Attualmente molte aziende si sforzano di ridurre l’impronta di carbonio e di minimizzare il consumo di energia. Con gli obiettivi mondiali di riduzione delle emissioni di gas serra e di passaggio a un sistema energetico sostenibile, è importante capire cosa sta determinando questo cambiamento e come influenzerà le attività commerciali e i consumatori del futuro.
Con l’aumento della domanda di veicoli elettrici e di reti elettriche più intelligenti, il rapido sviluppo di fonti di energia rinnovabile come il solare e l’eolico sta mettendo a dura prova le capacità delle tecnologie di stoccaggio dell’energia. Lo sviluppo di tecniche innovative in grado di immagazzinare l’energia in modo più efficiente, sostenibile ed economico è necessario per soddisfare queste esigenze, che vanno oltre i sistemi di batterie convenzionali.
Tendenze dell’accumulo di energia
Negli ultimi anni l’accumulo di energia ha registrato progressi sorprendenti grazie alla ricerca e allo sviluppo avanzati. Queste tecnologie stanno cambiando la scena, dalle innovazioni nella chimica delle batterie ai sistemi basati sulla gravità e alla gestione dell’energia guidata dall’intelligenza artificiale. Non solo contribuiscono alla stabilizzazione delle reti energetiche e alla riduzione della dipendenza dai combustibili fossili, ma consentono anche all’industria di soddisfare la crescente domanda di energia riducendo al contempo l’impatto ambientale.
Secondo Statista, il mercato dei sistemi di accumulo di energia dovrebbe espandersi a un tasso di crescita annuale composto di circa il 9% tra il 2024 e il 2031.
1. Miglioramento delle batterie agli ioni di litio
Con l’aumento della densità energetica, della longevità e della sicurezza, le batterie agli ioni di litio rimangono all’avanguardia negli sviluppi dell’accumulo di energia. Le batterie stanno diventando più leggere, più sicure e più durevoli grazie a innovazioni come gli elettroliti allo stato solido e i materiali ad alta densità energetica (come gli anodi di silicio). Questi sviluppi, che consentono un utilizzo più prolungato e una ricarica più rapida, hanno un impatto particolarmente significativo sull’elettronica di consumo e sui veicoli elettrici (EV).
Secondo S&P Global, il mercato delle batterie da trazione dovrebbe espandersi a un tasso di crescita annuale composto del 22,3% tra il 2022 e il 2030. Gli altri due principali utilizzi delle batterie agli ioni di litio sono l’accumulo di energia e i dispositivi portatili, ma entro il 2030 il 93% del mercato riguarderà il settore automobilistico e dei trasporti.
2. Batterie chimiche alternative
Per superare i limiti delle batterie agli ioni di litio, altre chimiche, come quelle agli ioni di sodio e allo zinco-aria, stanno fornendo alternative più convenienti e rispettose dell’ambiente. Ad esempio, le batterie zinco-aria offrono soluzioni di backup di lunga durata e ad alta energia, mentre le batterie agli ioni di sodio sono progettate per applicazioni di stoccaggio stazionarie su larga scala e sono meno dipendenti da minerali rari.
3. Idrogeno verde e celle a combustibile
L’idrogeno verde è un’opzione di stoccaggio pulita che può essere ritrasformata in elettricità quando necessario. Viene creato attraverso l’elettrolisi alimentata da risorse rinnovabili. Le celle a combustibile aiutano le aziende in cui l’elettrificazione diretta è difficile, utilizzando l’idrogeno per alimentare applicazioni nell’industria pesante, nei trasporti e nell’alimentazione di riserva.
Guarda il video di Schneider Electric per scoprire come l’idrogeno aiuta a decarbonizzare il sistema energetico e le sue soluzioni digitali per la catena del valore con le fonti rinnovabili per produrre idrogeno verde.
4. Accumulo di energia termica
L’energia termica, che può essere prodotta dalla combustione di combustibili o dal sole, è comunemente utilizzata per l’accumulo di energia e il riscaldamento. Il calore può essere immagazzinato in accumulatori termici utilizzando sostanze come i composti a cambiamento di fase o i sali fusi, che possono poi essere utilizzati immediatamente per il riscaldamento o trasformati in elettricità. Questa tecnologia offre un modo affidabile e conveniente per supportare costantemente le energie rinnovabili, rendendola particolarmente utile nelle centrali solari e nei processi industriali.
Un’altra tipologia è l’energia geotermica, definita in particolare come il calore estratto dalla Terra attraverso pozzi e utilizzato per il riscaldamento diretto o la produzione di energia. Il calore intrinseco della Terra è l’unica fonte di energia geotermica, anche se l’energia termica può provenire da diverse fonti.
5. Condensatori avanzati e supercondensatori
I supercondensatori sono ideali per il bilanciamento della rete e per le applicazioni delle auto elettriche che richiedono una ricarica e una scarica rapida. Sono spesso utilizzati nei sistemi ibridi insieme alle batterie per fornire brevi picchi di potenza, migliorando la stabilità e l’efficienza energetica in una serie di applicazioni.
6. Innovazioni nella gestione e nelle reti intelligenti
Anticipando la domanda e bilanciando i carichi, le reti intelligenti che integrano l’IA e l’IoT massimizzano la distribuzione e l’accumulo di energia. Migliorando la resilienza e l’efficienza delle reti energetiche, questa tecnologia rende la distribuzione di energia più intelligente e reattiva alle richieste in tempo reale.
“Tutti e tre i principali settori che devono essere decarbonizzati – edifici, trasporti e industria – aumenteranno la domanda di rete, dal momento che solo una frazione del fabbisogno energetico può essere coperta dalla generazione in loco”.
Siemens, Accelerare l’elettrificazione di ogni cosa
7. Sostenibilità e riciclaggio nell’accumulo di energia
Per ridurre l’impatto ambientale dell’accumulo di energia è necessario migliorare il riciclo e i materiali sostenibili. La riduzione dei rifiuti e l’economia circolare sono promosse da nuove tecniche di recupero di elementi preziosi dalle batterie e dalla progettazione di prodotti riciclabili.
8. Sistemi di gestione dell’energia (EMS)
Ottimizzati dall’intelligenza artificiale I dati in tempo reale vengono utilizzati dai sistemi di gestione dell’energia guidati dall’intelligenza artificiale per ottimizzare e regolare l’uso dell’energia, migliorando la stabilità della rete, riducendo i costi operativi e garantendo l’uso efficace delle risorse rinnovabili, tutti elementi particolarmente vantaggiosi nelle applicazioni industriali e di rete su larga scala.
“Uno degli usi più comuni dell’IA nel settore energetico è stato quello di migliorare le previsioni della domanda e dell’offerta”.
IEA (Agenzia Internazionale dell’Energia), Perché l’intelligenza artificiale e l’energia sono la nuova coppia di potere
9. Immagazzinamento di energia basato sulla gravità
L’accumulo basato sulla gravità è una soluzione economica e di lunga durata che funziona bene per le applicazioni su scala di rete. Immagazzina e rilascia energia sollevando e abbassando pesi pesanti. Nelle aree in cui non sono presenti le condizioni necessarie per altre tecnologie di stoccaggio, questa tecnologia è particolarmente vantaggiosa.
10. Batterie di seconda vita
Il riutilizzo delle batterie EV usate per l’accumulo stazionario rappresenta un’opzione energetica conveniente e rispettosa dell’ambiente. Prolungando la durata delle batterie, riducendo i rifiuti e fornendo energia di riserva a famiglie e aziende, le batterie di seconda vita promuovono le energie rinnovabili.
Conclusioni
Gli ultimi sviluppi nel campo dello stoccaggio dell’energia stanno rivoluzionando il modo in cui produciamo, immagazziniamo e utilizziamo l’energia in diversi settori e nelle nostre attività quotidiane. Queste innovazioni – che spaziano dai sistemi guidati dall’intelligenza artificiale e dai materiali sostenibili alle batterie di nuova generazione e all’idrogeno verde – sono essenziali per creare un futuro energetico più pulito e resiliente. Questi sistemi di accumulo saranno cruciali per ridurre l’impronta di carbonio, stabilizzare le reti elettriche e promuovere un’economia globale sostenibile, in quanto la domanda di fonti energetiche affidabili e rinnovabili è in aumento. L’adozione di queste tecnologie ci avvicina a un futuro in cui l’energia è accessibile e sostenibile, consentendo il progresso delle generazioni future.
