Thermal and electric energy storage : energy and economical comparison

The energy scenario has undergone significant changes in recent decades: traditional fossil fuels are increasingly being replaced by renewable energy as the main energy sources. This process is encouraged by both ecological policies of some states, but also by the tendency to become self-sufficient as far as energy is concerned. Renewables, unlike fossil fuels, lend themselves better to small installations, both in terms of cost and space, which is why many installations have been established locally by private individuals. In past years, citizens were predominantly consumers, while now they can also become small producers. However, the increasing diffusion of these sources, often characterized by a strong non- programmability, has led to the development of systems for storing the excess energy produced. This allows energy to be accumulated when it is available, so it can be used at times when there is a demand for it is not directly available from the source. In this work we wish to compare two types of energy accumulation widely used in buildings for their heating and cooling: battery storage and thermal storage using hot or cold fluid. These two types of storage have been analysed both from an energy point of view and from an economic point of view. The results show that today thermal storage is the cheapest and most efficient method for storing energy in buildings. Electric storage, although it allows greater annual savings, has initial investment costs that are still too high. In the future, with a possible reduction of production costs, it could however become competitive with thermal storage.

Lo scenario energetico degli ultimi decenni ha subito una forte modifica: alle fonti fossili tradizionali, utilizzate come principale fonte energetica, si stanno sostituendo in maniera sempre più rapida le fonti energetiche rinnovabili. Questo fatto è stato incentivato sia da politiche ecologiste di alcuni stati, ma anche dalla tendenza all’autosufficienza energetica. Le fonti rinnovabili, a differenza delle fonti fossili, si prestano meglio in termini di costi e ingombro ad essere di piccola taglia, per questo motivo molte installazioni sono state effettuate a livello locale da privati. I cittadini sono quindi passati dall’essere prevalentemente consumatori, ad essere anche piccoli produttori. La diffusione però sempre maggiore di queste fonti, caratterizzate spesso da una forte non programmabilità, ha portato alla necessità di sviluppare sistemi che potessero immagazzinare l’energia prodotta in eccedenza quando c’è disponibilità della fonte, per poterla utilizzare in momenti in cui la fonte energetica non è disponibile ma c’è comunque richiesta energetica. Con questo lavoro si vogliono confrontare due tipologie di accumulo energetico molto utilizzate negli edifici per la climatizzazione degli stessi: lo storage mediante batteria e lo storage termico mediante fluido caldo o freddo. Queste due tipologie di accumulo sono state analizzate sia da un punto di vista energetico che da un punto di vista economico. I risultati ottenuti mostrano come lo storage termico sia ad oggi il metodo più economico e più efficiente per lo stoccaggio di energia negli edifici. Lo storage elettrico, nonostante permetta risparmi annuali maggiori, presenta costi di investimento ancora troppo alti, ma in futuro, con una possibile diminuzione dei costi di produzione, potrebbe diventare concorrenziale allo storage termico.