Introduzione
La continua crescita della popolazione mondiale e la naturale aspirazione dei paesi in via di sviluppo a raggiungere standard economici e di qualit`a della vita vicini a quelli dei paesi industrializzati sono le principali cause della crescita inarrestabile della do- manda di energia e del contemporaneo aumento delle emissioni di gas serra, prima fra tutte l’anidride carbonica. L’attenzione dei trattati internazionali e dei piani di sviluppo energetici dei singoli Paesi mira a mantenere questi gas a livelli di concentrazione il pi`u possibile contenuti, riducendo cos`ı il rischio di cambiamenti climatici nel medio termine.
La sempre maggiore ricerca di utilizzare le fonti energetiche rinnovabili persegue proprio la riduzione del consumo di idrocarburi e la contemporanea riduzione delle emissioni nocive, oltre a consentire di diminuire la dipendenza dai combustibili fossili le cui riserve sono destinate ad esaurirsi fisicamente o a non essere pi`u economicamente sfruttabili.
Fanno parte delle fonti primarie che si rinnovano continuamente l’energia radiante del sole, eolica, idraulica, geotermica e quella derivante dai rifiuti organici ed inorganici ed i prodotti vegetali.
Lo sfruttamento dell’energia eolica e solare comporta il dover utilizzare riserve discon- tinue in quanto legate all’aleatoriet`a della velocit`a del vento e alla radiazione solare.
Questa caratteristica risulta sfavorevole per una corretta gestione di un sistema elet- trico: le sue peculiarit`a, in particolare l’impossibilit`a nell’accumulare in forma diretta l’energia elettrica, comportano un elevato coordinamento tra la produzione ed il carico da cui ne consegue un’attenta programmazione delle centrali elettriche abbinata con le caratteristiche di ognuna che tenga conto della variabilit`a della richiesta. Evidentemente in tale procedura non si pu`o tenere conto dei contributi derivanti da fonti rinnovabili discontinue in quanto completamente aleatori per la fonte eolica e in buona parte per il solare; la loro energia viene sfruttata nel momento in cui `e disponibile. I benefici che si ottengono dallo sfruttamento di queste fonti possono essere inferiori rispetto agli oneri aggiuntivi imposti dall’aleatoriet`a; tali oneri gravano sui servizi ausiliari di sistema, come il sovradimensionamento della riserva secondaria e terziaria, e sul mercato dell’energia di bilanciamento.
Alle fonti rinnovabili non programmabili si affianca perfettamente l’utilizzo di sistemi di accumulo energetici il cui uso ragionato pu`o comportare notevoli vantaggi. I sistemi di
5
stoccaggio energetici potrebbero accumulare energia nei momenti in cui la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili discontinue risultasse in eccesso (quindi inutilizza- bile) per riuscire a far fronte alla richiesta del carico e potrebbero riconvertire l’energia, precedentemente accumulata, in energia elettrica per aiutare a coprire il carico nei mo- menti di maggiore difficolt`a per il parco di produzione. Non `e infine escluso un utilizzo diverso dell’accumulo di energia effettuato; in caso di stoccaggio di idrogeno `e pensabile un suo utilizzo come combustibile per i trasporti.
L’utilizzo di idrogeno nei sistemi di stoccaggio dell’energia sembra essere una soluzio- ne vantaggiosa per il rispetto dell’ambiente e per le propriet`a che appartengono a tale elemento. L’idrogeno `e un vettore in grado di soddisfare specifiche come impatto ambien- tale quasi nullo, essere distribuibile attraverso una rete ed essere producibile da pi`u fonti energetiche primarie. La sua produzione pu`o avvenire con rilasci nocivi in atmosfera nulli, se si utilizzano fonti energetiche rinnovabili come l’eolico, oppure con il confina- mento geologico dell’anidride carbonica prodotta da processi chimici utilizzati per la sua estrazione da idrocarburi. L’idrogeno rappresenta in prospettiva un componente ideale di un futuro sistema energetico sostenibile, consentendo l’impiego diffuso delle fonti rin- novabili discontinue.
La soluzione ottimale per ottenere un impatto nullo sull’ambiente e rispettare nel contem- po le richieste energetiche sembra proprio l’utilizzazione di fonti rinnovabili per produrre idrogeno; questo combustibile pulito pu`o essere usato per la produzione di energia elet- trica quando necessaria (dato che il suo accumulo in forma diretta `e economicamente ed energeticamente conveniente rispetto a quello dell’energia elettrica) e come combustibile per l’auto-trazione negli attuali propulsori o abbinato con le celle a combustibile.
Il presente lavoro si focalizza sull’utilizzo di sistemi di accumulo energetici, con par- ticolare interesse sull’uso dell’idrogeno, in reti elettriche con presenza di produzione da fonti rinnovabili non programmabili. L’obiettivo `e far emergere i vantaggi e gli svantaggi che l’uso di sistemi di accumulo comportano sulla gestione e affidabilit`a di un sistema elettrico. Inoltre verr`a messa in evidenza l’influenza che la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili discontinue esercita sull’affidabilit`a e sulla gestione del sistema.
6
