“Sun in a box”: il progetto del MIT per l’accumulo di energia

Gloria Cipressi / 25 Febbraio, 2019 / Sostenibilità

“Sun in a box” è il nome del progetto portato avanti da un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) per l’accumulo di energia

In virtù delle tecnologie in fase di sviluppo, e di una sensibilità crescente nell’utilizzo di energia prodotta da fonti rinnovabili, il fabbisogno energetico globale è destinato a crescere nettamente nei prossimi anni.

Per questo motivo, il “sole in scatola” può essere una soluzione efficace per quando la richiesta di energia green, proveniente da sole e vento, diventerà particolarmente rilevante. Vediamo insieme di cosa si tratta.

“Sun in a box”: i primi studi del MIT

Ad oggi, quando si parla di energie rinnovabili, uno scoglio importante riguarda lo stoccaggio dell’energia prodotta su ampia scala, per poterla immagazzinare nelle fasi di picco e poi utilizzarla in ogni momento della giornata (anche nelle ore serali o in condizioni climatiche sfavorevoli): più i livelli di rendimento sono elevati, maggiori sono i campi di applicazione in cui poter utilizzare energia pulita.

L’idea alla base del “Sun in a box” deriva da uno studio dei ricercatori del MIT volto ad aumentare l’efficienza della Concentrated Solar Power (CSP), dove l’energia prodotta dall’irraggiamento viene dapprima trasformata in energia termica, da immagazzinare, e poi riconvertita in quella elettrica al momento del bisogno. Un processo già utilizzato, ma sul quale il MIT ha iniziato a lavorare per poter ottenere rendimenti migliori.

Nelle prime fasi, tuttavia, l’esigenza di operare a temperature molto più elevate, per accrescere i livelli di efficienza, si scontrava con i limiti dei sali fusi utilizzati come fluido termovettore: impiegati a temperature più alte rispetto a quelle standard, avrebbero finito con il corrodere i serbatoi di acciaio che dovevano contenerli.

La scelta di utilizzare il silicio liquido ha poi aperto la via al “sole in scatola”.

“Sun in a box” per lo stoccaggio di energia: come funziona

Il sistema, in base a quanto pubblicato su Energy and Environmental Science, prevederebbe un serbatoio di oltre 10 metri di larghezza, realizzato in grafite, e riempito di silicio liquido (il metallo più abbondante presente sulla Terra). In questo modo:

  • nei momenti di sovra-produzione, l’energia verrebbe convertita in calore (per effetto Joule) e immagazzinata scaldando il silicio (da 1900 gradi centigradi a circa 2400);
  • quando il sistema deve produrre energia, il silicio verrebbe raffreddato, facendolo passare in tubi incandescenti che emettono una forte luce, poi convertita in energia grazie a celle fotovoltaiche multi-giunzione.

    I risultati ottenuti, utilizzando un serbatoio in miniatura, hanno confermato che il silicio non corrode il serbatoio in grafite ma, al contrario, vi si attacca, formando uno strato protettivo.

    Secondo le stime dei ricercatori del MIT, i rendimenti possono essere superiori anche al 50%, e un singolo sistema di stoccaggio, alimentato solo da energia solare o eolica, potrebbe fornire elettricità ininterrottamente a una piccola città di circa 100 mila case.

“Sole in scatola”: sviluppi futuri per questo sistema di accumulo

Il “sole in scatola” può essere una valida alternativa ai sistemi di stoccaggio di energia basati su batterie agli ioni di litio: sia in termini di rendimento che di risparmio sui costi.

Non a caso Asegun Henry, professore a capo del team di ricerca, evidenzia come elemento di particolare interesse il fatto che immagazzinare calore con questo processo possa essere più economico rispetto ai sistemi di accumulo di elettricità.

Ci sono, tuttavia, dei nodi ancora da sciogliere. Come sottolineato da Ennio Macchi, Professore Emerito del Politecnico di Milano (Dipartimento di Energia), vanno considerate alcune problematiche di tipo tecnologico. Ai microfoni di Smart City, su Radio24, egli ha posto l’accento in particolare su:

  • mancata realizzazione, ad oggi, di pompe in grado di pompare liquidi a temperature di 2400 gradi centigradi;
  • difficoltà nel contenere l’enorme quantità di silicio prevista, che richiederebbe un serbatoio di oltre 10 metri di diametro e perfettamente stagno, realizzato interamente in grafite.

    Chiaro, dunque, che per mettere a punto questa nuova tecnologia (e renderla economicamente sostenibile) saranno necessari ancora diversi anni. Questa innovazione, però, potrà risultare davvero determinante quando l’utilizzo di fonti rinnovabili non programmabili inizierà a diventare sempre maggiore.

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