Stoccaggio di Energia Termica | Materiali e Meccanismi della Rete

Lo stoccaggio di energia termica (TES) consente di conservare energia in forma di calore, migliorando l’efficienza energetica e l’integrazione delle fonti rinnovabili.

Stoccaggio di Energia Termica: Materiali e Meccanismi della Rete

Lo stoccaggio di energia termica (TES, dall’inglese Thermal Energy Storage) è una tecnologia che consente di conservare energia in forma di calore per essere utilizzata in un momento successivo. Questa tecnologia è cruciale per migliorare l’efficienza energetica e facilitare l’integrazione delle fonti rinnovabili nel sistema energetico. Il TES può essere suddiviso in tre principali categorie: stoccaggio sensibile, stoccaggio latente e stoccaggio termochimico. Ognuna di queste categorie utilizza diversi materiali e meccanismi di funzionamento.

Materiali per lo Stoccaggio Sensibile

Lo stoccaggio sensibile sfrutta il cambiamento di temperatura di un materiale per immagazzinare o rilasciare energia termica. I materiali maggiormente utilizzati per questo tipo di stoccaggio sono i liquidi e i solidi, con l’acqua e l’olio termico che rappresentano i più comuni fluidi termovettori. I solidi, come le rocce e il calcestruzzo, sono anche utilizzati per accumulare calore.

Acqua: Grazie alla sua alta capacità termica (4.18 kJ/kg·°C), l’acqua è uno dei materiali più efficaci per lo stoccaggio sensibile.

Olio termico: Utilizzato principalmente nei sistemi solari termici grazie alla sua stabilità a temperature elevate.

Materiali solidi: Rocce e calcestruzzi sono utilizzati dove è necessaria una grande quantità di stoccaggio termico, per esempio in impianti di riscaldamento centralizzato.

Materiali per lo Stoccaggio Latente

Lo stoccaggio latente sfrutta il calore di fusione di materiali che subiscono un cambiamento di fase (ad esempio, da solido a liquido). I materiali a cambiamento di fase (PCM, dall’inglese Phase Change Materials) sono utilizzati per questo tipo di stoccaggio.

Paraffine: Composti organici con un alto calore di fusione, spesso usati per applicazioni di riscaldamento e raffreddamento edilizio.

Sali idrati: Composti inorganici che presentano alti valori di calore latente e una buona conduzione termica.

Acidi grassi: Utilizzati per le loro proprietà di cambiamento di fase a temperature relativamente basse, ideali per applicazioni domestiche.

Materiali per lo Stoccaggio Termochimico

Lo stoccaggio termochimico coinvolge reazioni chimiche endotermiche ed esotermiche per immagazzinare e rilasciare energia termica. Questo tipo di stoccaggio è molto efficiente in termini di densità energetica.

Idrossidi metallici: Composti come idrossido di calcio che possono rilasciare una grande quantità di calore durante la reazione di idratazione/deidratazione.

Ossidi metallici: Ossidi che sfruttano reazioni di ossidoriduzione per accumulare energia, come il biossido di manganese (MnO₂).

Complessi ammoniacali: Sistemi che utilizzano l’assorbimento e la desorbimento di ammoniaca, utili per applicazioni di climatizzazione.

Meccanismi della Rete di Stoccaggio

I sistemi di stoccaggio di energia termica sono spesso integrati nelle reti di distribuzione termica, come le reti di teleriscaldamento. Questi sistemi non solo aiutano a bilanciare l’offerta e la domanda di energia, ma migliorano anche l’efficienza complessiva del sistema energetico.

Serbatoi di accumulo: Utilizzati per immagazzinare acqua calda o olio termico. Questi serbatoi possono variare in dimensioni da piccoli sistemi domestici a grandi installazioni industriali.

Sistemi a cambio di fase: Integrati nei muri degli edifici o in altri elementi strutturali, questi sistemi possono raccogliere calore durante il giorno e rilasciarlo durante la notte.

Reattori chimici: Utilizzati per lo stoccaggio termochimico, questi reattori consentono di immagazzinare grandi quantità di energia in un volume ridotto.

Lo stoccaggio di energia termica rappresenta una soluzione promettente per la gestione dell’energia rinnovabile e per migliorare l’efficienza energetica dei sistemi esistenti. Con l’avanzamento delle tecnologie e dei materiali, è probabile che il TES giochi un ruolo sempre più importante nel nostro futuro energetico.