Analisi critica di sistemi di accumulo meccanici

In questa relazione vengono analizzate in modo critico tre tipologie di sistemi di accumulo meccanico quali Pumped Hydro Energy Storage (PHES), Solid Gravity Energy Storage (SGES) e Buoyancy Energy Storage (BES), concentrandosi sui principi di funzionamento di ciascun impianto, sui loro indici di prestazione, quali round trip efficiency, densità energetica, tempo di scarica e velocità di risposta, e sul Levelized Cost Of Energy, nonché sui loro vantaggi e limitazioni. Quindi è stata studiata la variazione delle densità energetica in funzione di parametri chiave come l’altezza di sollevamento e immersione e la densità dei materiali e dei fluidi impiegati nei processi di accumulo. I risultati evidenziano come il PHES sia una tecnologia matura e consolidata ricoprendo il 75% degli impianti di energia meccanica mondiali, con un’elevata capacità di accumulo, un buon valore di round trip efficiency, compreso tra il 75 e 85%, ed una densità energetica pari a 0,0023 kWh/m3 per unità di altezza, ma con vincoli geografici ed infrastrutturali rilevanti. Il SGES, basato sul sollevamento di masse solide, offre un'elevata efficienza, fino al 90%, grazie all'assenza di perdite fluidodinamiche, LCOE attorno ai 950 USD/MWh, mentre la sua densità energetica dipende fortemente dal materiale utilizzato, con valori di 0,0073 kWh/m³ per unità di altezza con l’utilizzo di cemento; tuttavia, è limitato dalla necessità di strutture capaci di resistere ad alti carichi e dall'impiego di materiali ad alta densità. Infine, il BES, basato sulla spinta idrostatica di boe immerse, è una tecnologia emergente con potenzialità promettenti in ambienti marini, ma presenta ancora sfide significative, tra cui la riduzione dell'energia accumulabile all'aumentare della profondità di immersione, che porta a valori di densità energetica relativamente bassi, circa 0,15 kWh/m³ per aria immersa a 6000 metri di profondità.