L'accumulo gravitazionale si sta facendo largo nel settore dell'energy storage. Tra i progetti più innovativi, l'idea di integrare le batterie a gravità nella progettazione degli edifici
Accumulo gravitazionale integrato in edilizia
Immaginate imponenti “grattacieli batteria” in grado di offrire non solo uffici e abitazioni ad una popolazione in continua crescita, ma anche uno strumento per stoccare l’energia rinnovabile. Su quest’idea sta lavorando Energy Vault, azienda attiva nell’accumulo a gravità. La società ha avviato una collaborazione con il celebre studio di architettura e ingegneria SOM per integrare le batterie gravitazionali nella progettazione di nuovi edifici urbani. Un’idea apparentemente estrema su cui però esiste già una fetta di ricerca scientifica. E ora Energy Vault vuole trasformare questi studi in realtà. Negli ultimi 12 mesi i due partner hanno collaborato per ottimizzare la struttura, l’architettura e l’economia dei nuovi nuovi sistemi di stoccaggio dell’energia a gravità G-VAULT. Ma per capirne le potenzialità e i vantaggi, facciamo qualche passo indietro
Come funziona l’accumulo a gravità?
L’accumulo a gravità o accumulo gravitazionale segue un funzionamento abbastanza intuitivo. Un peso viene sollevato fino ad una certa altezza, usando l’energia elettrica per alimentare l’operazione (fase di carica). Quindi viene fatto cadere, in maniera controllata, trasformando quell’energia cinetica nuovamente in energia elettrica grazie a un generatore (fase di scarica). Ovviamente per mettere in pratica questo concetto è possibile ricorrere a diversi approcci. L’esempio più famoso è l’idroelettrico a pompaggio che sfrutta dislivelli naturali per portare l’acqua da un bacino a valle a uno a monte in caso di eccesso di offerta elettrica in rete; rilasciandola quando la domanda aumenta.
Tipologie di batterie gravitazionali
Un’alternativa è offerta dal sistema di GravityLine che impiega pesanti vagoni ferroviari su una rotaia in pendenza per convertire in modo efficiente l’energia elettrica in energia meccanica potenziale attraverso la frenata rigenerativa. Una soluzione simile, che ha ricevuto molta attenzione ultimamente, riguarda la possibilità di prelevare l’acqua dai torrenti ad alta quota per riempire grandi contenitori di stoccaggio posti a bordo di camion elettrici. I mezzi pesanti trasporterebbero l’acqua a valle sfruttando sistemi di frenata rigenerativa per caricare le proprie batterie. E una volta arrivati in fondo potrebbero vederla alla rete, rilasciando l’acqua di nuovo nel fiume. Una sorta di idroelettrico con le ruote.
Più famoso forse il sistema messo a punto dall’azienda Gravitricity che, sfrutta pozzi profondi e argani elettrici per sollevare e abbassare una serie di pesi.
Energy Vault si è fatta notare inizialmente con una torre costruita con blocchi di cemento e impilati con gru alta 120 metri che segue il medesimo principio: pesi sollevati in fase di carica, abbassati in fase di scarica. Nella macro categoria della Lift Energy Storage Technology si sta facendo spazio anche un’alternativa integrata in edilizia: l’idea è quella di immagazzinare l’energia sollevando contenitori di sabbia bagnata o altri materiali ad alta densità, trasportati dentro e fuori gli ascensori con dispositivi di rimorchio autonomi. Il sistema richiede spazi vuoti nella parte superiore e inferiore dell’immobile ma può usare gli ascensori esistenti.
Batterie a gravità integrate negli edifici, il potenziale
Nel 2022 l’istituto austriaco IIASA ha indagato potenzialità e costi dell’accumulo di energia gravitazionale attraverso gli ascensori nei grattacieli. Lo studio – pubblicato sulla rivista scientifica Energy – stima per questa opzione un costo della capacità tra 21 e 128 dollari/kWh, con un dislivello tra primo e ultimo piano compreso, rispettivamente, tra i 300 metri e i 50 metri.
Lo stesso documento ritiene anche che esista un potenziale globale compreso tra 30 e 300 GWh principalmente nelle aree metropolitane con edifici alti, come New York, Chicago, Filadelfia, Seattle, Los Angeles, Hawaii e Toronto in Nord America, Dubai e Doha in Medio Oriente, Pechino, Shanghai, Hong Kong, Tokyo, Kuala Lumpur e Singapore in Asia, e Sydney e Melbourne in Australia. Ma realizzare giganteschi grattacieli batterie richiede anche molta pratica (oltre che spazio) e allo stato attuale il progetto di Energy Vault sembra il più avanzato.
L’accumulo gravitazionale trasformerà le metropoli?
Occorre una precisazione: le batterie a gravità G-VAULT destinate all’edilizia non sono state pensate per affidarsi agli ascensori destinati alle persone. In questo caso la società ha sviluppato due soluzioni ad hoc basate sulla sua piattaforma EVx™.
- La prima è EVu, progetto di sovrastruttura a torre cava con altezze comprese tra 300 metri e 1.000 metri. Questi sistemi integrabili nell’architettura dei grattacieli lavorerebbero portando in alto e in basso dei pesi, raggiungendo diversi GWh di capacità d’accumulo.
- La seconda è EVc e consentirebbe per la prima volta l’implementazione di sistemi di stoccaggio tramite pompaggio idroelettrico all’interno di strutture di edifici alti utilizzando un sistema modulare ed autonomo per lo spostamento d’acqua.
“Sin dalla fondazione di SOM, abbiamo ampliato i confini dell’architettura e dell’ingegneria, ridefinendo ciò che gli edifici possono fare per le città e le comunità”, ha affermato Adam Semel, socio amministratore dello studio di archietteura. “Questa partnership con Energy Vault rappresenta un impegno non solo per accelerare la transizione globale dai combustibili fossili, ma anche per esplorare, insieme, come l’architettura dell’energia rinnovabile possa migliorare i nostri paesaggi naturali e gli ambienti urbani condivisi. Considerata la natura trasformativa della tecnologia di Energy Vault, siamo particolarmente entusiasti di lanciare questa partnership globale unica”.
