Basta batterie al litio? L’ascensore diventa una “batteria a gravità” per alimentare i grattacieli

Il solito problema delle rinnovabili: l’intermittenza. Il sole non splende di notte e il vento non soffia a comando. La soluzione tampone, finora, è stata l’accumulo tramite batterie al litio. Costose, con problemi di approvvigionamento e di smaltimento. Ma se la soluzione fosse, letteralmente, sotto i nostri piedi, o meglio, sopra le nostre teste?

Dall’Università di Waterloo, in Canada, arriva uno studio che rispolvera un principio vecchio come il mondo, la gravità, applicandolo ai giganti delle nostre città: i grattacieli.² I ricercatori hanno introdotto un sistema chiamato “Solid Gravity Energy Storage System” (GS), pensato per integrarsi negli edifici alti e trasformarli in enormi batterie meccaniche.

L’idea è di combinare le fonti rinnovabili già integrabili (pannelli fotovoltaici sulle facciate, piccole turbine eoliche sui tetti) con un sistema di accumulo tanto semplice quanto ingegnoso.

Illustrazione del sistema di accumulo gravitazionale dal paper presentato dall’Università di Waterloo

Come funziona l’ascensore-batteria?

Il sistema non è fantascienza, ma solida ingegneria meccanica. I componenti chiave sono un motogeneratore, funi di sollevamento, ingranaggi di trasmissione e una massa pesante (solitamente blocchi di acciaio o cemento). Il tutto gestito da un pozzo verticale, simile a quello di un ascensore.

• Fase di Carica: Quando c’è un surplus di energia (es. mezzogiorno, con i pannelli solari a pieno regime), il motore utilizza questa elettricità in eccesso per sollevare lentamente la massa pesante verso la cima dell’edificio. L’energia viene immagazzinata come potenziale gravitazionale.
• Fase di Scarica: Quando l’edificio ha bisogno di energia (es. di sera, o durante un picco di domanda), la massa pesante viene rilasciata. Scendendo, la gravità fa il suo lavoro: la massa aziona il generatore, convertendo l’energia potenziale accumulata di nuovo in elettricità. Ovviamente vi è un sistema di cambio di volecità per permettere di generare energia elettrica. 

I conti tornano: LCOE e Dipendenza dalla Rete

I ricercatori canadesi non si sono fermati all’idea, ma hanno pubblicato uno studio sulla rivista Applied Science, testando il sistema su 625 diversi design parametrici di edifici. L’obiettivo era ottimizzare due parametri fondamentali:

1. LCOE (Levelized Cost of Electricity): Il costo livellato dell’elettricità, ovvero il prezzo reale per kWh prodotto lungo l’intera vita dell’impianto.
2. GD (Grid Dependency): La dipendenza dalla rete elettrica nazionale.

I risultati sono decisamente interessanti. Lo studio ha rilevato valori di LCOE compresi tra 0,051 e 0,111 dollari per kWh e valori di dipendenza dalla rete (GD) tra 0,195 (molto autonomo) e 0,888 (molto dipendente). Q uesti costi sono competitivi, se non migliori, di quelli di altri sistemi di energia rinnovabile integrati negli edifici.

È emerso che gli edifici più alti e con aree più ampie tendono a ottenere costi energetici (LCOE) inferiori, il che è ovvio, perché permettono un maggior accumulo d’energia legato all’altezza e alla possibilità di avere più pozzi d’accumulo. Il fattore cruciale per l’autonomia è risultato essere proprio la capacità del sistema a gravità (GS): maggiore è la capacità di accumulo meccanico, minore è la dipendenza dalla rete.

Il lavoro evidenzia il potenziale di questa tecnologia per migliorare la resilienza e la sostenibilità degli edifici, specialmente quelli alti con consumi energetici moderati. Un’alternativa tecnica, forse un po’ keynesiana nell’approccio infrastrutturale, che potrebbe affiancare (o in parte sostituire) la chimica delle batterie.

Diagramma di ottimizzazione per la costruzione di un immobile con sistema di accumulo

Domande e Risposte (FAQ)

1) Questo sistema non ruba spazio prezioso all’interno del grattacielo?

Sì, il sistema richiede un pozzo verticale dedicato per la massa, simile a un vano ascensore. Tuttavia, il progetto è pensato per i grattacieli, dove l’ottimizzazione dello spazio verticale è già cruciale.13 L’analisi su 625 diversi design di edifici serve proprio a trovare il bilanciamento ottimale tra lo spazio occupato, il costo dell’energia (LCOE) e il guadagno in autonomia (GD).14 In edifici molto alti, l’impatto percentuale dello spazio usato è minore rispetto ai benefici energetici.

2) Perché preferirlo alle batterie al litio, che sono più compatte?

Il vantaggio principale è la durata e il degrado. Le batterie al litio hanno un numero finito di cicli di carica/scarica prima di perdere efficienza e pongono problemi di smaltimento. Un sistema meccanico (motore, cavi, massa di cemento) ha una vita operativa potenzialmente molto più lunga, costi di manutenzione inferiori e un degrado quasi nullo. Come sottolinea lo studio, il litio serve solo per i picchi, mentre la gravità fa il lavoro pesante, preservando la durata dell’intero sistema.15

3) Il costo indicato (0,051 −0,111 per kWh) è davvero competitivo?

Sì, è un costo molto competitivo nel panorama dell’energia prodotta e accumulata in loco (BIPV – Building-Integrated Photovoltaics). Si tratta di valori che, in molti casi, sono inferiori al costo dell’elettricità prelevata dalla rete, specialmente durante le ore di punta. Se si considera la lunga vita operativa del sistema meccanico (molto superiore a quella delle batterie chimiche), l’investimento iniziale risulta ammortizzabile, rendendo l’edificio più resiliente e meno soggetto alla volatilità dei prezzi dell’energia.16

Rimani aggiornato seguendoci su Google News!

SEGUICI