GrafTech e Antora puntano sulle batterie termiche al carbonio per alimentare l’industria 24 ore su 24
Produrre calore industriale ad alta temperatura sfruttando l’elettricità e conservarlo per utilizzarlo quando serve. È questa l’idea alla base della collaborazione tra GrafTech International e Antora Energy, impegnate nello sviluppo negli Stati Uniti di sistemi di accumulo termico basati sul carbonio.
La tecnologia punta a rispondere a uno dei problemi più complessi della decarbonizzazione industriale: garantire calore continuo e ad alta temperatura a impianti che non possono semplicemente interrompere la produzione quando l’elettricità diventa più costosa o diminuisce la disponibilità delle fonti rinnovabili.
La soluzione proposta immagazzina energia elettrica sotto forma di calore all’interno di blocchi solidi di carbonio, che possono raggiungere temperature superiori a 1.000 °C. L’energia accumulata può quindi essere utilizzata successivamente per fornire calore ai processi produttivi e, secondo Antora, anche per produrre elettricità.
Una batteria che immagazzina calore invece di elettricità
Il principio alla base della tecnologia è diverso da quello delle tradizionali batterie elettrochimiche. Invece di conservare direttamente energia elettrica attraverso reazioni chimiche, il sistema di Antora Energy utilizza l’elettricità per riscaldare un materiale solido a temperature estremamente elevate.
Il carbonio diventa così il mezzo attraverso il quale viene conservata l’energia. Quando uno stabilimento ne ha bisogno, il calore accumulato può essere trasferito al processo industriale.
Questo approccio può risultare particolarmente interessante per industrie come quelle dei metalli, prodotti chimici, cemento e lavorazione di altre materie prime, dove una parte importante dei consumi energetici deriva proprio dalla necessità di generare calore ad alta temperatura.
Il sistema potrebbe inoltre assorbire elettricità nelle ore in cui è maggiormente disponibile o meno costosa, conservarla termicamente e utilizzarla successivamente. In questo modo la produzione industriale non dovrebbe necessariamente coincidere con i momenti di maggiore disponibilità della rete elettrica.
L’effettivo vantaggio economico dipenderà comunque da numerose variabili, tra cui prezzo dell’elettricità, costo iniziale dell’impianto, frequenza di utilizzo e prestazioni del sistema.
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GrafTech mette in campo la sua esperienza nella grafite
La collaborazione riunisce competenze differenti. Antora Energy porta il progetto della batteria termica, mentre GrafTech International contribuisce con la propria esperienza nella produzione e lavorazione della grafite e con le relative capacità industriali.
Il carbonio presenta caratteristiche particolarmente interessanti per questo tipo di accumulo perché può operare a temperature molto elevate. La partnership punta quindi a sfruttare infrastrutture produttive e catene di fornitura già disponibili per aumentare progressivamente la capacità produttiva.
L’obiettivo dichiarato è arrivare a sistemi capaci di fornire calore industriale continuativamente, trasformando l’elettricità disponibile in determinati momenti della giornata in una riserva termica utilizzabile anche molte ore dopo.
Una caratteristica che potrebbe diventare particolarmente importante con la crescita di fonti come solare ed eolico. La loro produzione varia infatti in funzione delle condizioni ambientali, mentre numerosi processi industriali richiedono un approvvigionamento energetico costante.
Dall’elettricità a basso costo al calore disponibile giorno e notte
Il modello diventa particolarmente interessante quando l’elettricità presenta forti variazioni di prezzo durante la giornata. Un impianto potrebbe teoricamente accumulare energia nei periodi più convenienti e utilizzare successivamente il calore immagazzinato, evitando di acquistare la stessa quantità di energia nelle ore più costose.
Le batterie termiche potrebbero quindi svolgere una funzione differente rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio. Per un’azienda che necessita principalmente di calore, infatti, convertire l’elettricità direttamente in energia termica e conservarla può evitare alcuni dei passaggi richiesti da un sistema progettato innanzitutto per restituire elettricità.
Il progetto di GrafTech e Antora si inserisce in un settore nel quale vengono sperimentate numerose tecnologie di accumulo energetico di lunga durata, dalle nuove chimiche per batterie fino ai sistemi basati su materiali capaci di trattenere grandi quantità di calore.
Non tutte queste tecnologie rispondono però allo stesso problema. Nel caso delle batterie termiche al carbonio, il punto centrale è proprio la possibilità di raggiungere le temperature richieste dai processi industriali più energivori.
La prova decisiva arriverà dagli impianti industriali
Le prime applicazioni previste riguardano siti industriali negli Stati Uniti, con potenziali utilizzi nei settori metallurgico, minerario, chimico e manifatturiero.
Restano tuttavia aspetti fondamentali da valutare attraverso le installazioni commerciali. Tra questi figurano il costo di investimento, l’efficienza complessiva, la durata operativa degli impianti e soprattutto la disponibilità di elettricità sufficientemente economica da rendere conveniente accumularla sotto forma di calore.
GrafTech e Antora prevedono di fornire ulteriori informazioni sui progetti pilota e sulle prestazioni dei sistemi con il procedere delle installazioni. Saranno proprio questi dati a permettere di capire quanto la tecnologia possa competere economicamente con il gas naturale e con altre soluzioni energetiche utilizzate dall’industria.
Se le prestazioni su scala industriale confermeranno gli obiettivi dichiarati dalle aziende, le batterie termiche al carbonio potrebbero offrire ai produttori un nuovo modo di separare il momento in cui acquistano elettricità da quello in cui consumano energia termica, garantendo calore ad alta temperatura anche 24 ore su 24.
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