Chiedi a Hackaday: come puoi immagazzinare energia a casa?

Nov 20, 2023

Nel contesto delle discussioni sulle soluzioni di stoccaggio dell’energia a livello di rete, spesso è facile dimenticare che lo stoccaggio dell’energia può essere effettuato anche a livello di una singola casa o edificio. Il vantaggio è che non è necessaria alcuna gestione della rete, poiché l’accumulo (elettrico, termico, ecc.) assorbe l’energia non appena diventa disponibile e la scarica quando richiesto. Ciò semplifica notevolmente la portata del problema e quindi i costi associati.

Forse gli esempi più comuni di tali sistemi sono i collettori solari termici con un serbatoio di accumulo dell’acqua calda associato e, naturalmente, le batterie. Più recentemente, sta guadagnando terreno anche l’idea di utilizzare un veicolo elettrico a batteria (BEV, “auto elettrica”) come parte di una soluzione di stoccaggio domestico, soprattutto per le emergenze in cui la connessione alla rete non funziona a causa di un temporale o emergenze simili. Ma tutto sommato non vediamo molte opzioni per lo stoccaggio dell’energia a livello domestico.

Qualche tempo fa abbiamo esaminato le motivazioni alla base dello storage a livello di rete, comprese le tecnologie attuali e future. La crescente attenzione allo stoccaggio di lunga durata è guidata dalla crescente quantità di fonti energetiche intermittenti e non dispacciabili sulla rete, tra cui il solare fotovoltaico e le turbine eoliche. Poiché questi producono livelli di energia altamente fluttuanti, immagazzinare l’energia in eccesso per un uso successivo è utile e probabilmente essenziale.

Sfortunatamente, la conclusione è che lo stoccaggio a livello di rete su una scala sufficiente per immagazzinare e spostare nel tempo tali quantità di energia a livello di un’intera nazione non è fattibile. Da notare qui è che praticamente tutta la capacità delle batterie di nuova produzione oggi e in futuro andrà nei BEV, che è il luogo in cui è stata lanciata l’idea di Vehicle2Grid (V2G) come potenziale stoccaggio a livello di rete. Anche questo abbiamo esaminato e abbiamo scoperto lo vuole dal punto di vista economico e pratico.

Gran parte del problema dipende dalle quantità altamente fluttuanti di energia fornita e dal crescente disallineamento tra domanda e offerta man mano che vengono aggiunte alla rete fonti più intermittenti. Avere, ad esempio, pannelli solari sul tetto che alimentano la rete contribuisce a questo problema, causando maggiori sbalzi di potenza locali ogni volta che c'è molto sole in un'area, anche se le tariffe di alimentazione vengono tagliate e addirittura abolite in più aree. Ciò porta sia i fornitori di servizi pubblici che i proprietari di case a dover affrontare un aumento dei costi e una diminuzione dei benefici (finanziari).

Tutto questo riguarda, ovviamente, solo l'energia elettrica. Anche le case, gli uffici e l'industria necessitano di riscaldamento, acqua calda e, ad esempio, vapore per i processi industriali. In questo caso le opzioni locali sembrerebbero avere molto senso laddove, ad esempio, il teleriscaldamento non è un'opzione. Utilizzando le soluzioni esistenti come le pompe di calore e i serbatoi di accumulo dell'acqua calda, sembrerebbe che in questo caso esistano almeno soluzioni semplici.

Mentre è anche possibile caricare una batteria e riscaldare l'acqua in un accumulatore dalla rete locale per un consumo successivo (ad esempio con tariffe ridotte), un'altra fonte di energia facilmente disponibile è il sole. L’aggiunta di collettori solari termici sul tetto come parte di una soluzione di riscaldamento solare dell’acqua può essere economicamente vantaggiosa, a seconda dei livelli di irradiazione solare (potenza per unità di superficie). In questo caso l'efficacia è determinata principalmente dal periodo di ammortamento, che può variare da un minimo di 4 anni fino a circa 20 anni.

Anche in questo caso una considerazione importante è se siano necessarie funzionalità antigelo. Mentre un sistema puramente passivo e quindi piuttosto economico andrebbe bene in un clima caldo, se le temperature scendono sotto gli 0°C durante gli inverni, è essenziale adottare misure. Ciò può includere l'aggiunta di antigelo all'acqua nel sistema, nel qual caso è necessario anche un sistema a circuito chiuso più costoso.

Oltre al calore derivante dall’irradiazione solare, l’energia del sole può anche essere convertita in elettricità utilizzando pannelli solari fotovoltaici (PV). Attualmente, la maggior parte degli impianti solari fotovoltaici su tetto non dispongono di accumulo locale e l’autoconsumo non è considerato, poiché il modello di business prevalente è quello della vendita dell’energia prodotta al servizio locale.