Le gru di Energy Vault impilano blocchi da 35 tonnellate per immagazzinare elettricità. In Ticino troviamo la prima unità di dimostrazione. Energy Vault

Una torre per immagazzinare l’energia

Hier wird Energie aufgetürmt

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L’impresa Energy Vault ha sviluppato un metodo geniale per immagazzinare l’energia: una costruzione a torre che permette di accumulare l’energia in eccesso prodotta dagli impianti eolici e solari. L’immagazzinamento di elettricità del futuro è un passo più vicino.

Alcune tecnologie sono così semplici e geniali che ci si chiede come mai non siano state sviluppate prima. Tra queste c’è anche la scoperta dell’impresa svizzeroamericana Energy Vault. L’affascinante idea: l’elettricità in eccesso viene utilizzata per impilare l’uno sull’altro pesanti blocchi di cemento e nel momento in cui si necessita di energia elettrica, i pesi vengono calati velocemente verso la base.

Il principio fisico è molto semplice: per sollevare un peso è necessaria energia mentre calandolo l’energia viene liberata. Funziona proprio come per l’energia idrica: la potenza dell’acqua in caduta di un fiume o di una diga viene trasformata dalle turbine in energia.

Ideale per immagazzinare l’energia eolica e solare

Il sistema di Energy Vault prevede che siano tre gru doppie a svolgere questo lavoro: sollevano blocchi di cemento da 35 tonnellate e li impilano per costruire una torre che può raggiungere un’altezza massima di 200 metri. Con più aumenta l’altezza a cui vengono impilati i blocchi, con più energia sarà possibile immagazzinare. «Per far sì che questo metodo di immagazzinamento dell’energia sia produttivo, deve essere possibile impilare almeno 20 piani», spiega Robert Piconi, CEO e cofondatore di Energy Vault.

L’immagazzinamento flessibile e la pronta messa a disposizione dell’elettricità rappresentano la spina dorsale della produzione di energia tramite impianti eolici e solari. I costi per immagazzinare l’energia erano finora molto elevati, spiega Piconi. Era quindi necessaria una soluzione a costo ridotto e realizzabile velocemente: l’hanno trovata nell’immagazzinamento basato sulla forza di gravità.

Immagazzinamento infinito

Le gru sono gestite esclusivamente da un’intelligenza artificiale, la gestione manuale è tuttavia possibile per ragioni di sicurezza. A seconda della costruzione, le torri possono immagazzinare 20, 50 o 80 MWh di energia e sono costruite in maniera modulare. Un impianto può quindi essere facilmente ampliato.

Nel frattempo, è stata già sviluppata una seconda generazione, spiega Piconi (cfr. Infobox). Teoricamente, è possibile immagazzinare energia per un tempo infinito ma in pratica la durata di vita di questa tecnologia è di 35 anni, dichiara Piconi.

Manche Technologien sind so einfach und genial, dass man sich wundert, wieso sie nicht längst schon erfunden sind. Die Rede ist von der Erfindung des schweizerisch-amerikanischen Unternehmens Energy Vault. Die bestechende Idee: Mit Strom werden schwere Gewichte aufeinanderstapelt. Wird der Strom benötigt, werden die Gewichte wieder heruntergelassen.

Hinter dem Prinzip steckt simple Physik: Ein Gewicht anzuheben benötigt Energie, es zu senken setzt Energie frei. Gleich wie bei der Wasserkraft: Die Kraft des fallenden Wassers eines Flusses oder aus einem Stausee wird mit Turbinen in Strom umgewandelt.

Ideale Speicherung für Wind- und Solarkraftwerke

Beim Energy Vault erledigen drei Doppelkrane den Job: Sie heben 35 Tonnen schwere Blöcke und stapeln sie zu einem Turm. Dieser kann eine Höhe von maximal 200 Metern erreichen. Je höher der Block zu liegen kommt, umso mehr Energie speichert er. «Damit sich die Energiespeicherung auf diese Weise lohnt, müssen mindestens 20 Stockwerke Höhe möglich sein», sagt Robert Piconi, CEO und Mitbegründer von Energy Vault.

Das flexible Speichern und zur Verfügung stellen von Strom stellt das Rückgrat für die Stromproduktion aus Wind- und Solarkraftwerken dar. Die Kosten für die Energiespeicherung seien bisher jedoch sehr hoch gewesen, sagt Piconi. Sie hätten deshalb nach möglichst kostengünstigen und schnell realisierbaren Lösungen gesucht. Fündig wurden sie in der Speicherung mit Hilfe der Schwerkraft.

Unendlich lange Speicherung

Die Krane werden dabei ausschliesslich von künstlicher Intelligenz gesteuert, manuelle Eingriffe aus Sicherheitsgründen sind jedoch möglich. Die Türme können je nach Konstruktion 20, 50 oder 80 MWh Energie speichern und sind modular aufgebaut. Eine Anlage kann somit einfach erweitert werden.

Mittlerweile stehe bereits eine zweite Generation bereit, sagt Piconi (siehe Infobox). Die Energie lässt sich dabei theoretisch unendlich lange speichern. In der Praxis liege die Lebensdauer der Technik aber etwa bei 35 Jahren, sagt Piconi.

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Simulazione 3D di Energy Vault: ecco come funziona l’immagazzinamento basato sulla forza di gravità. Video: Energy Vault/Youtube

Secondo il CEO, un’Energy Vault è particolarmente sensata se appaiata a un impianto solare o a un parco eolico. Ma anche gli impianti industriali alimentati con elettricità da fonti rinnovabili fanno parte dei settori di impiego: ad esempio le grandi banche dati o gli impianti di desalinizzazione. «Poiché questa tecnologia non necessita di raffreddamento, può essere installata anche in mezzo al deserto», spiega.

No al calcestruzzo

L’impresa punta sulla protezione dell’ambiente anche per quanto riguarda il materiale utilizzato per la produzione dei pesi. Invece del calcestruzzo, la cui produzione genera importanti emissioni di CO2, viene utilizzato cemento prodotto con fonti alternative come terra, resti di combustione o fibra di vetro ottenuta da turbine eoliche smesse. «Il materiale può provenire al cento per cento dall’area nelle vicinanze dell’impianto: questo permette di ridurre i costi del trasporto e di generare posti di lavoro locali», spiega Piconi.

Dopo che in Ticino nel 2018 è stato costruito il primo impianto di dimostrazione e nel 2020 è stata attivata la prima unità da 5MW, nel 2021 dovrebbero essere edificati i primi grandi impianti. Le innovazioni sono sempre più necessarie: di fronte ai cambiamenti climatici servono soluzioni rapide. «Non possiamo permetterci di aspettare ancora cinque o dieci anni», dichiara.

3D-Simulation des Energy Vaults: So funktioniert die Stromspeicherung mittels Schwerkraft. Energy Vault/Youtube

Laut des CEOs macht ein Energy Vault vor allem neben Solaranlagen oder Windparks Sinn. Aber auch Industrieanlagen, die mit erneuerbarem Strom versorgt werden sollen, gehören zu den Einsatzgebieten – zum Beispiel grosse Datenzentren oder Entsalzungsanlagen. «Da die Technologie keine Kühlung braucht, kann sie mitten in der Wüste eingesetzt werden», sagt er.

Verzicht auf Beton

Auf Umweltschutz legt das Unternehmen auch bei der Herstellung der Klötze wert. Statt CO2-intensivem Beton kommt alternativer Zement aus Quellen wie Erde, Verbrennungsrückständen oder Fiberglas von ausgedienten Windturbinen zum Einsatz. «Das Material kann zu hundert Prozent aus dem lokalen Umfeld der Anlage stammen, was Transportkosten spart und dort Jobs generiert», sagt Piconi.

Seit 2018 steht im Tessin eine Demo-Einheit und seit 2020 ist die erste 5-MW-Anlage im Einsatz. Nun sollen in diesem Jahr die ersten grossen Anlagen errichtet werden. Man müsse vorwärts machen, angesichts des Klimawandels brauche es nun schnelle Lösungen. «Wir können nicht noch einmal fünf oder zehn Jahre zuwarten», so Piconi.

Prima pubblicazione:  
2.8.2021
  Ultimo aggiornamento: 
3.8.2021

La seconda generazione

Energy Vault ha già sviluppato la seconda generazione delle sue gru. I blocchi del peso di diverse tonnellate non vengono più impilati in una semplice torre bensì all’interno di un gigantesco edificio di 30 piani. L’impianto rispetta gli standard internazionali degli edifici e può essere utilizzato per immagazzinare numerosi gigawattora di energia elettrica.

La seconda generazione di Energy Vault immagazzina l’energia elettrica in una costruzione di trenta piani. Energy Vault
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