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In questo ultimo periodo, l’approvvigionamento energetico nello stato della California ha subito un profondo cambiamento a seguito di alcune scelte a forte connotazione ambientalista. Un enorme sforzo è stato profuso in termini di energy storage.

L’esito delle urne nelle ultime elezioni statunitensi determinerà, per volere del vincitore, un netto cambio di passo in molte politiche precedentemente intraprese dalla Casa Bianca. Tra i vari provvedimenti, quelli relativi alle scelte di orientamento ambientale ed energetico saranno, secondo i proclami elettorali del nuovo Presidente, sottoposte ad un riesame che le orienterà verso una visione meno sostenibile e più rivolta allo sfruttamento delle risorse fossili interne. L’assetto federale degli Stati Uniti d’America fa si che, però, alcuni aspetti siano trattati dai singoli stati dell’unione e che decisioni inerenti beni di pubblico servizio, come ad esempio l’approvvigionamento di energia, siano prese direttamente da una apposita commissione statale e non federale.

La California e la svolta ambientalista

Un caso degno di menzione è lo stato della California che, essendo il più popoloso degli Stati Uniti, è quello con più richiesta di energia. A fermare una pericolosa deriva energivora ci sono aspetti come le alte tariffe energetiche, un clima mite presente nelle aree più densamente popolate e per ultimo, ma non meno importante, una forte coscienza ecologista che alimenta i molti movimenti nati in difesa dell’ambiente. La California è così, ad oggi, lo stato con il più basso consumo energetico pro-capite ma con una necessità di approvvigionamento energetico elevato al quale sopperisce per un terzo con energie rinnovabili (il più alto tra stati USA).

La scelta dello stoccaggio di energia

Per il futuro, lo stato della costa ovest si prefigge di raggiungere una quota di rifornimento di energia da fonti rinnovabili pari al 50% del totale nel 2030 fino al 100% nel 2050 [1]. Tali ambiziosi traguardi non possono prescindere dal prevedere, a causa della natura intermittente delle sorgenti non fossili, un sistema di immagazzinamento energetico capace di soddisfare la domanda di energia anche in momenti di scarsa presenza delle fonti rinnovabili. In California, le tappe per dotarsi di un sistema di “energy storage” sono state bruciate per l’improvvisa carenza di una fonte energetica come il gas naturale occorsa a causa del grave incidente avvenuto a Aliso Canyon nell’autunno/inverno del 2015-2016.

Impianto di estrazione di gas naturale a Aliso Valley
L’impianto colpito dalla fuga di gas naturale

Nei pressi del quartiere di Porter Ranch (Los Angeles) fu riscontrata una massiccia fuga di gas naturale che causò la chiusura, ad opera della Southern California Gas Company, degli impianti di estrazione presenti nel sito, accelerando di fatto sulla decisione di ricorrere a sistemi di immagazzinamento energetico per evitare eventuali black-out.

Energy Storage diffuso

Le commissioni statali competenti nelle politiche energetiche hanno approvato nei mesi estivi del 2016 alcuni contratti con grandi aziende leader nel campo dell’energy storage. Presso il sito di Escondito, nelle vicinanze di San Diego (CA), la società AES Energy Storage Advancion [2] ha provveduto a dotare la società gestore dell’energia San Diego Gas & Electric, operante nella zona, di un sistema di immagazzinamento di energia a ioni litio capace di un accumulo di 30 MW. A El Cajon, un luogo non molto lontano, le stesse società si sono accordate per un sistema capace di accumulare 7,5 MW.

Altagas Energy Storage
Batterie istallate da Altagas a Pomona

Insieme, i due siti sono in grado di fornire quindi una potenza elettrica pari a 37,5 MW per un periodo di tempo di 4 ore continue, permettendo alla rete elettrica del posto di essere più intelligente, robusta e flessibile.

Allo stesso modo a Pomona, laddove era già presente un suo impianto di cogenerazione a gas naturale, la Altagas Ltd [3] ha terminato, nel dicembre 2016, l’istallazione un sistema di stoccaggio di energia da 20 MW capace anch’esso di fornire corrente per 4 ore continuate.

La sfida vinta da Tesla

La riqualifica del sistema di approvvigionamento energetico in California ha visto partecipare anche la Tesla con il suo reparto energia [4]. La società, nota soprattutto nel campo automobilistico grazie ai suoi motori a propulsione elettrica, nel partecipare e vincere il bando di gara pubblicato dallo stato californiano ha accettato una sfida di notevole impegno. Presso il sito di Ontario a Los Angeles la Tesla è stata in grado di istallare un parco di immagazzinamento di energia costituito da 396 cabinet ognuno dei quali contiene 16000 batterie a ioni litio per un totale di 20 MW di potenza energetica garantendo un approvvigionamento in corrente per 4 ore a circa 15000 abitazioni.

Il Powerpack Tesla
Il Powerpack Tesla

I numeri, già di per se di grande rilievo, assumono la connotazione di grande impresa se si considera che per l’intera operazione sono stati necessari circa tre mesi di tempo.

La rapidità operativa mostrata dalla Tesla ha impressionato anche le autorità californiane.  Michael J. Picker, presidente della Commissione delle Pubbliche Utilità della California ha affermato che [5]

“ …le mie aspettative prima del 2020 riguardo l’industria delle batterie erano limitate e che un rapido utilizzo di tali dispositivi nella rete elettrica e nel mondo dei trasporti fosse poco realistico. Una volta ancora la tecnologia si è mossa molto più velocemente rispetto alle decisioni che noi possiamo prendere per regolamentare il settore”.

A descrivere il lavoro dietro il successo di Tesla è intervenuto J.B. Straubel, capo dell’ufficio tecnico, spiegando che [5]

” … essenzialmente noi raggiungiamo il sito di istallazione dove gettiamo le fondamenta e istalliamo il cablaggio base, ma ogni cabinet Powerpack è quasi autosufficiente. Ogni cabinet è dotato del sistema di raffreddamento, di sicurezza e ogni altro equipaggiamento pronto per essere scaricato dal mezzo di trasporto ed entrare in funzione. Il nostro lavoro svolto sui mezzi di trasporto si basa su molteplici architetture e quindi da questo punto di vista non siamo partiti da zero”.
Interno di un cabinet Tesla

È la scelta giusta?

L’intervento sulla rete elettrica californiana realizzato dalle compagnie fornitrici di energia è stato senza dubbio molto ambizioso e oneroso se si considera il costo per l’energy storage con batterie a ioni di litio. Ma il confronto con i costi sostenuti per il funzionamento di impianti a gas naturale capaci di gestire i continui sbalzi della domanda energetica e le stringenti normative ambientali, che vincolano uno stato dalla geografia e dalla vicinanza alle coste come la California, ha permesso di intraprendere questa nuova strada che Swami Venkataraman, vice presidente al servizio investitori di Moody, non ha esitato a definire “uno sguardo al futuro”. [5]

Restano ovviamente dei punti oscuri legati ad aspetti tecnologici e di sostenibilità. Ad oggi non ci sono dati realistici che forniscano informazioni in merito al tempo di vita di questi sistemi di immagazzinamento di energia, non permettendo di redigere un attendibile business plan in fase progettuale. Inoltre, l’istallazione su larga scala di dispositivi basati su una tecnologia che ricorre all’uso di elementi rari come il litio non è sostenibile. La ricerca scientifica ha ben chiare queste tematiche e continua nel suo compito di proporre soluzioni in grado, nel futuro, di permetterci di essere completamente indipendenti dalle fonti fossili. [6]

ilpositivismo.com

Fonti ed approfondimenti

[1] http://www.ca.gov/
[2] http://aesenergystorage.com/storage_blog/aes-completes-the-largest-energy-storage-array-in-the-world/#.WJIL5hLh0xI
[3] https://www.altagas.ca/our-infrastructure/operations/pomona-energy-storage
[4] https://www.technologyreview.com/s/603531/tesla-just-added-a-huge-stack-of-batteries-to-the-california-power-grid/
[5] https://www.nytimes.com/2017/01/30/business/energy-environment/battery-storage-tesla-california.html?_r=2
[6] https://www.technologyreview.com/s/602694/what-were-doing-wrong-in-the-search-for-better-batteries/

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Luca Pandolfi
Laureato in Chimica Industriale, Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Materiali. Esperienza pluriennale nello studio con tecniche di caratterizzazione chimico-fisica e nella fabbricazione di materiali innovativi applicati sia nel campo della micro-nano elettronica in ambito del monitoraggio ambientale, sia come dispositivi presenti negli impianti rivolti alla produzione di energia da fonte rinnovabile. Analista chimico, responsabile di laboratorio e servizi tecnici in aziende di consulenza in Ambiente e Sicurezza nei Luoghi di lavoro. Esperienza maturata nella Buona Pratica di Laboratorio in ambito delle indagini ambientali in riferimento agli agenti chimici, cancerogeni/mutageni e a materiali contenenti amianto. Coautore di 39 pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali ISI e oratore in diversi convegni internazionali riguardanti lo studio di materiali e processi innovativi.