L’accumulo termico riequilibra domanda e offerta rendendo più resiliente un sistema energetico basato sulle rinnovabili.
Man mano che introduciamo energia rinnovabile nella rete nazionale aumenta anche la necessità di stoccarla, per evitare che i picchi di produzione vadano persi se non utilizzati immediatamente. Immagazzinare l’energia prodotta in eccesso significa infatti averla a disposizione quando, al contrario, la produzione in tempo reale non è sufficiente a soddisfare la domanda. Ci sono molti modi per accumulare energia: batterie elettriche, veicoli elettrici, grandi centrali idroelettriche… ma tra le opzioni più intelligenti e diffuse ci sono i sistemi di accumulo termico, che stoccano l’energia sotto forma di calore.
Immagazzinare energia sotto forma di calore significa perciò eliminare uno dei problemi principali dell’accumulo termico: l’irregolarità della produzione di energia da fonti rinnovabili e in particolare di calore a partire dai pannelli solari termici e dalle pompe di calore. La maggior parte dell’energia di cui abbiamo bisogno per le nostre case, infatti, è destinata al riscaldamento e all’acqua calda.
Cosa sono i sistemi di accumulo termico?
Il concetto di accumulo termico o heat storage copre tutti i diversi modi di immagazzinare energia sotto forma di calore. Come abbiamo detto, la produzione di energia elettrica o termica da fonti rinnovabili è per lo più discontinua, dato che dipende, a seconda dei casi, dalla forza del sole, del vento o dalla presenza di calore nell’aria, nell’acqua o nella terra. Ci sono perciò momenti nella giornata, nella settimana, nel mese o nell’anno in cui si producono grandi quantità di energia e altri in cui se ne produce poca. L’accumulo serve a riequilibrare domanda e offerta, rendendo più resiliente il sistema energetico.
Questo tipo di accumulo è compatibile con molti tipi di impianti di riscaldamento e fonti rinnovabili di energia: che si tratti di caldaie a gas o gasolio, pannelli solari termici, pompe di calore, caldaie a biomassa o stufe a pellet. Tutti generano energia che è possibile immagazzinare con l’attrezzatura giusta. L’utilizzo più comune dell’accumulo termico riguarda la climatizzazione degli edifici e la produzione di acqua calda sanitaria. Ma le sue destinazioni sono ben più ampie: può essere impiegato nell’industria, nella GDO, nella sanità, nell’agricoltura o persino nei trasporti.
Le tipologie di accumulo termico
Gli accumulatori termici tradizionali si presentano come un serbatoio dell’acqua calda (o una serie di serbatoi) isolato termicamente in un normale sistema di riscaldamento e funzionano proprio immagazzinando il calore sotto forma di acqua calda. Alcuni sistemi di riscaldamento dispongono anche di per sé di “accumulatori”, piccoli depositi di acqua calda che ne forniscono di istantanea mentre si aspetta che la caldaia entri in funzione. Questo genere di sistema può ottenere calore da un’unica fonte, ma anche da più fonti. I serbatoi possono contenere anche altri fluidi termovettori.
Tra le ultime tecnologie per l’accumulo termico ci sono invece le “batterie termiche”. Possono essere utilizzate per accumulare calore (e per fornire riscaldamento e acqua calda) da una gamma di fonti diverse. Occupano inoltre meno spazio di un serbatoio dell’acqua calda, offrendo più spazio nell’armadio di aerazione o ovunque siano posizionate. Possono anche immagazzinare il calore a lungo e non rischiare di disperderlo nell’ambiente circostante, come accade alla lunga anche con i serbatoi d’acqua più efficienti.
Queste batterie utilizzano il calore latente per immagazzinare energia termica. In pratica, il calore o l’elettricità vengono utilizzati per convertire un materiale a cambiamento di fase (PCM) da uno stato all’altro (in altre parole, da solido a liquido), un procedimento che cattura molta energia. Questo sistema di accumulo termico consente di minimizzare le perdite di calore e di accumularne molto di più a parità di superficie e spazio utilizzati. Quando è necessario usufruire del calore, il processo viene invertito (il PCM passa da liquido a solido).
Un altro modo per accumulare calore è grazie a materiali che permettono di farlo:
- calcestruzzo, durevole e molto resistente
- pietra lavica e zeolite, notoriamente porose
- sale fuso, che immagazzina energia termica a temperature elevate
Questi ultimi hanno infatti una capacità termica elevata e possono perciò immagazzinare molto calore.
L’accumulo di freddo
Non è solo il calore a dover essere conservato per un futuro utilizzo. Esistono anche sistemi di accumulo termico di freddo, per conservare il freddo prodotto a partire da climatizzazione o altre fonti refrigeranti. Anche in questo caso, l’energia viene conservata nei momenti di bassa richiesta per essere utilizzata in quelli di alta domanda.
I serbatoi di accumulo di freddo contengono, in genere, al posto dei fluidi termovettori, delle soluzioni saline oppure ghiaccio o materiali a cambiamento di fase. Questi ultimi possono anche essere integrati direttamente nella struttura di un edificio, sia nelle pareti che nei pavimenti che nelle finestre. In tal modo, accumulano il freddo durante la notte e lo rilasciano durante il giorno abbassando la temperatura della stanza.
