I sistemi d'accumulo non elettrochimici : stato dell'arte e prospettive attese

The target of this paper is to evaluate, from a technologic and a market point of view, the state-of-the-art and the future perspectives of the no-electrochemical storage. Several researches have demonstrated the energy storage potential to support electricity grids. In fact, in the recent years electricity grids turned out to be not capable of handling the increasing quota of energy coming from the "renewable sources" and the increasing amount of distributed generation. Within this thesis we performed deep analysis and interviews in order to study PHS (Pumped Hydroelectric Storage), CAES (Compressed Air Energy Storage), flywheels and SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage). This decision reflects the huge confidence on the ability of these solutions to meet the energy storage in an effective and economically sustainable way. We screened data reported by the literature, analysing the main features of the current, under development and under construction plants and their performance. Market study was crucial at this stage: we identified and evaluated on the worldwide basis the four technologies and its main projects (in progress, under development, under construction, interrupted or terminated). We evaluated their operating parameters, features, applications, total costs, the amount of funding required, stakeholders and, where possible, the steps for the installation of the plant. The results were encouraging: several innovative system solutions will be field-tested in the short time and several plants will be released within the next five years, confirming the predictions about the growth trends that were found in literature.

L’obiettivo di questa tesi è valutare, da un punto di vista tecnologico e di mercato, lo stato dell’arte e le prospettive future dello storage non elettrochimico. Diversi studi hanno mostrato le potenzialità dell’accumulo per offrire un supporto alle reti elettriche che negli ultimi anni si sono dimostrate non del tutto capaci di gestire la crescente quota di energia immessa dalle “rinnovabili” e la sempre crescente generazione distribuita. Attraverso l’analisi delle fonti secondarie e delle interviste, rivolte ai principali soggetti che operano nel settore, è stata effettuata una disamina delle applicazioni e del ruolo dell’accumulo, individuando il modello di business, sia esso obbligato, di mercato o regolato, in cui ogni dispositivo si inquadra. Si è deciso di analizzare gli impianti idroelettrici di pompaggio, i CAES, i volani e gli SMES; questa decisione è derivata dal fatto che si ripone molta fiducia sulla capacità di queste soluzioni di venire incontro alle esigenze d’accumulo in maniera efficace ed economicamente sostenibile. Per ognuna di queste tipologie è stato effettuato uno studio sulla tecnologia volto all’individuazione delle soluzioni impiantistiche attuali e di quelle che risulteranno più promettenti nell’immediato futuro. Sono stati riportati i dati sulle prestazioni presenti in letteratura vagliandoli e completandoli sulla base delle considerazioni emerse. In secondo luogo è effettuato stato lo studio del mercato: si è valutata la capacità installata per ognuna delle quattro tecnologie e sono stati individuati anche tutti i progetti ad oggi in corso, in fase di sviluppo, in costruzione, interrotti o terminati in tutto il mondo. Di essi sono stati presi in considerazione i parametri operativi, le caratteristiche, le applicazioni, i soggetti coinvolti e, laddove possibile, le fasi per la messa in opera dell’impianto, il costo totale e l’entità del finanziamento, al fine di stimare l’andamento futuro del costo specifico dell’investimento. Inoltre, le indagini svolte hanno permesso di effettuare una stima sulle prestazioni future delle varie tecnologie analizzate.