L'accumulo di energia termica consiste nel riscaldare o raffreddare una sostanza per conservare l'energia per un utilizzo successivo . Nella sua forma più semplice, questo processo prevede il riscaldamento dell'acqua durante i periodi di abbondanza di energia, il suo stoccaggio e il successivo utilizzo dell'energia immagazzinata. A tal fine, si utilizzano diverse opzioni di stoccaggio, come acqua, serbatoi pieni di ghiaccio o fanghiglia, terreno o grandi bacini idrici sotterranei.
Definita come una tecnologia che consente il trasferimento e l'immagazzinamento di energia termica, l'accumulo di energia termica si integra con soluzioni energetiche moderne come le tecnologie solare e idroelettrica. Durante i periodi di bassa domanda di energia elettrica, viene prodotta e immagazzinata acqua refrigerata o calda, che viene poi prelevata e distribuita durante i periodi di picco. Il serbatoio di accumulo, dotato di diffusori nella parte superiore e inferiore, facilita la stratificazione dell'acqua, creando uno strato di transizione tra le zone di acqua calda e fredda. La convenienza economica dell'elettricità utilizzata per la produzione di energia termica è maggiore di notte rispetto al giorno.
Quali sono i tipi di energia termica?
L'accumulo di energia termica impiega diverse tecnologie, offrendo tempi di stoccaggio che vanno da ore a mesi. Nelle applicazioni di accumulo di energia termica (TES) vengono utilizzate diverse proprietà dei materiali, classificate in tre metodi in base ai meccanismi termici: calore sensibile, calore latente e calore termochimico.
1. L'accumulo di energia termica sensibile è un'opzione valida per ridurre il consumo energetico e le emissioni di CO2 , in particolare negli edifici residenziali. Questo metodo prevede l'utilizzo di acqua o roccia per immagazzinare e rilasciare calore variando la temperatura del materiale.
2. I sistemi di accumulo di calore latente immagazzinano energia modificando lo stato del mezzo senza alterarne la temperatura. I materiali a cambiamento di fase, applicati nelle tecnologie solari e nei materiali da costruzione, possono immagazzinare calore come calore latente, consentendo l'assorbimento e l'immagazzinamento del calore in eccesso dell'edificio.
3. I sistemi di accumulo di calore termochimico sfruttano reazioni chimiche o processi di assorbimento sulla superficie del materiale, consentendo al materiale di assorbire o emettere calore.
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Quali sono i vantaggi dell'accumulo di energia termica?
L'accumulo di energia termica offre diversi vantaggi:
- Si abbassa picco di domanda e stabilizza la domanda complessiva immagazzinando energia nei periodi di bassa domanda e rilasciandola nei periodi di alta domanda.
- It riduce la CO2 emissioni e i costi ottimizzando l'uso dell'energia nei periodi più economici, quando è disponibile una maggiore percentuale di energia rinnovabile.
- It migliora l'efficienza energetica complessiva dei sistemi energetici.
- Svolge un ruolo cruciale in sistemi di peak shaving, dove l'energia fuori stagione aziona le pompe di calore per generare calore o freddo, utilizzando energia elettrica conveniente e calore di scarto proveniente da fonti industriali per bilanciare i carichi nel sistema energetico.
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Qual è la necessità dell'accumulo di energia termica?
Molti paesi danno priorità alle strategie di decarbonizzazione, ponendo l'accento sulle energie rinnovabili e sull'aumento dell'elettrificazione, poiché questi approcci possono raggiungere fino al 90% di riduzione delle emissioni. La diminuzione dei costi delle energie rinnovabili sottolinea l'importanza di questa transizione. Tuttavia, l'intrinseca variabilità delle fonti di energia rinnovabile rende necessario un maggiore stoccaggio energetico per garantire una fornitura costante di energia pulita durante i periodi di fluttuazione, come ad esempio quando il vento è calmo o il sole non produce energia solare.
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