Il Contributo Offerto Dalle Celle Di Tipo Na-Beta Per Massive Installazioni Di Accumulo Elettrochimico Sulla Rete Elettrica Di Trasmissione – Mercoledì della Ricerca, sedicesimo appuntamento

Mercoledì 30 aprile, ore 16,30. Aule De c/o DII (Via Gradenigo 6/a)

Ospite: Prof. Ing. Roberto Benato

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“L’accumulo di energia è considerato da circa un secolo una delle principali soluzioni per migliorare la flessibilità e l’efficienza delle reti elettriche. Tali esigenze sono cresciute con l’evoluzione del sistema di generazione e distribuzione dell’energia elettrica e con la diversificazione degli usi finali.” (Fonte: Enea)

Il giorno 30 aprile 2014 il professor Benato è stato nostro ospite all’interno del ciclo di incontri Mercoledì della Ricerca con un seminario sull’accumulo elettrochimico in alta tensione. Durante la presentazione il prof. Benato ha esposto le motivazioni della scelta della tipologia di accumulo elettrochimico e il lavoro del suo gruppo in questo nuovo ambito dei sistemi elettrici.

Perché la necessità di investimento in accumulo sulla rete di trasmissione

La forte penetrazione di generazione distribuita da fonti rinnovabili non programmabili che ha priorità di dispacciamento in rete ha comportato l’insorgere di congestioni nella rete di trasmissione nazionale. Il problema di congestione è maggiormente presente nei nodi del Sud Italia dove è maggiormente presente la generazione elettrica da eolico mentre è minore l’assorbimento di energia elettrica rispetto alle regioni settentrionali del paese.

Soluzione proposta dal gestore TERNA

Il gestore della rete di trasmissione nazionale TERNA ha scelto di investire sull’accumulo elettrochimico per la gestione di energia piuttosto che sul potenziamento della capacità di trasmissione perché i lunghi tempi di realizzazione di nuove linee aeree non sono compatibili con l’urgenza di risolvere il problema dei colli di bottiglia.

Il primo obiettivo di TERNA è l’installazione in tre nodi critici della rete AT a 150 kV di un sistema di accumulo di 12 MW ciascuno per un complessivo di 36 MW.

Con l’obiettivo di ridurre al minimo i tempi di realizzazione, spesso legati a un lungo percorso di accettazione da parte degli enti locali, TERNA ha commissionato al gruppo di ricerca del prof. Benato uno studio di verifica dell’impatto ambientale e della valutazione del rischio per l’investimento di cui sopra. Lo studio è stato rivolto principalmente all’utilizzo della tecnologia di accumulo su celle al sodio zolfo (NaS) prodotta dalla NGK vincitrice della prima gara di appalto indette da TERNA, in secondo luogo alla tecnologia sodio cloruro di nichel (NaNiCl2) prodotta da FIAM.

La tecnologia sodio zolfo

La cella al sodio zolfo è formata da anodo in sodio, catodo in zolfo ed elettrolita in beta-allumina ceramica. La beta-allumina deve essere riscaldata a una temperatura superiore ai 550 K affinché diventi un conduttore ionico, permettendo l’attivazione della cella.

I maggiori pregi di questa tecnologia sono:

  •      elevata energia specifica (248 Wh kg^-1) e densità energetica (392 kWh m^-3),
  •     alto rendimento di carica scarica (89%)
  •     vita utile di circa dieci anni.

Le elevate densità energetica ed energia specifica permettono la minimizzazione degli ingombri riducendo l’impatto dell’infrastruttura di accumulo sul territorio. Il regime di scarica della cella (C/8, 31,6 kW in scarica e 28,5 kW in carica) è ottimale per bassi flussi di potenza rendendo la tecnologia adatta a una gestione dell’energia e non della potenza.

Analisi del rischio

L’analisi del rischio è stata svolta partendo da uno studio degli accorgimenti tecnologici adottati dal produttore per garantire il funzionamento in sicurezza dell’apparato di accumulo, questi sono suddivisi in tre livelli: cella, modulo, unità di moduli. Particolare rilievo è stato dato alle protezioni contro le eventuali derive termiche a seguito di guasti che potrebbero essere causa di incendi e sversamenti nell’ambiente delle sostanze di cella. Successivamente sono stati selezionati i possibili eventi di guasto (dal terremoto, alla fulminazione diretta ed indiretta, al sabotaggio) e, per ognuno di essi, sono stati determinati la severità dei danni causati e la loro probabilità. Attraverso questi due parametri è stato calcolato l’indice di priorità del rischio (IPR) che permette di quantificare il rischio legato alla tecnologia in analisi.
Possibili ricerche future

Al termine del seminario, il prof. Benato ha indicato quelli che saranno gli sviluppi futuri della ricerca nel campo dell’accumulo elettrochimico in alta tensione, auspicando la creazione di una eccellenza nel settore all’interno del dipartimento grazie all’impegno di docenti e studenti tutti.

L’OSPITE

Roberto Benato, professore associato dell’Università di Padova. Il professore è ed è stato responsabile e referente scientifico di contratti e finanziamenti sia nazionali (committenti TERNA RETE ITALIA, PRYSMIAN, SIEMENS, TERNA PLUS) sia internazionali (europei TEN-TREN, con National Grid UK). E’ autore e co-autore di 96 pubblicazioni scientifiche, di 3 libri, di varie brochure cigré e di uno standard IEEE.