Sistemi avanzati di accumulo dell’energia
L’accumulo di energia è considerato da circa un secolo una delle principali soluzioni per migliorare la flessibilità e l’efficienza delle reti elettriche. Tali esigenze sono cresciute con l’evoluzione del sistema di generazione e distribuzione dell’energia elettrica e con la diversificazione degli usi finali. Inoltre, l’interesse per l’utilizzo dell’energia elettrica nella micromobilità urbana in alternativa ai combustibili tradizionali sta determinando lo sviluppo di una rilevante flotta di veicoli elettrici, che possono essere visti dalla rete sia come carico sia come elementi di un sistema di accumulo distribuito.
Le batterie al litio sono il sistema di accumulo elettrochimico più interessante e in maggiore sviluppo perché presentano numerosi vantaggi, tra cui quello di poter essere utilizzate sia nella gestione del sistema elettrico che negli usi finali (ad es., su veicoli a trazione elettrica).
Nell’ambito della Ricerca del Sistema Elettrico, sono stati condotti da ENEA studi su applicazioni innovative di sistemi di accumulo (batterie e supercondensatori) per uso industriale e terziario, in particolare l’applicazione a una funivia di un dispositivo di accumulo elettrico a medio termine (batterie al litio) e l’applicazione a un carro ponte di un dispositivo di accumulo a breve termine (accumulo con supercondensatori), con dimensionamento, valutazioni tecnico-economiche, simulazioni, realizzazione di prototipi e impianti per la sperimentazione sul campo in condizioni reali.
Il progetto avviato nel periodo 2008-09 è rivolto alla ricerca su batterie al litio con caratteristiche innovative, alle relative applicazioni industriali e alla valutazione, in condizioni di reale utilizzo, delle soluzioni più convenienti da un punto di vista tecnologico ed economico. In particolare nel periodo 2011-2012, le attività hanno riguardato:
- ricerca di materiali e processi per migliorare le prestazioni degli elementi catodici e anodici;
- realizzazione e prova di celle complete da laboratorio;
- progettazione, realizzazione e prova di tecnologie di controllo e interfaccia di potenza significativa (10-20 kW) del sistema di accumulo con la rete e con utenze particolari;
- validazioni sperimentali di un’abitazione civile con accumuli misti (termico ed elettrico) in logica “casa attiva”;
- definizione e valutazioni di profili di prova per la verifica del prolungamento della vita utile “second life” delle batterie al litio usate nei veicoli elettrici;
- indagine sulle potenzialità applicative nella rete elettrica nazionale di sistemi di accumulo alternativi a quello elettrochimico, quali nuovi sistemi di pompaggio di acqua ed accumulo di aria compressa (CAES).
Attività 2006
Nel 2006 attività sull’accumulo di energia sono state svolte nell’ambito del tema di ricerca “Promozione delle tecnologie elettriche innovative negli usi finali” (tema. 5.4.3.1)
Referente: E. Ferrero
Si riportano qui di seguito i report più pertinenti prodotti nell’ambito del tema di ricerca
Accumulo elettrico con batterie:
Accumulo elettrico con supercondensatori:
- Applicazione dei sistemi di accumulo elettrici in ambito industriale (Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell’Università di Napoli Federico II)
- Accumulo elettrico con supercondensatori nell’industria: definizione delle strategie di controllo e gestione e partecipazione alla sperimentazione per l’applicazione ad un carro ponte (Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale dell’Università di Roma Tre)
- Accumulo elettrico con supercondensatori nell’industria: studio di sistema e valutazioni tecnico-economiche per l’applicazione ad un carro ponte (Dipartimento di Elettrotecnica del Politecnico di Milano; Aros di Cormano MI)
Attività 2007
Nel 2007 attività sull’accumulo di energia sono state svolte nell’ambito del tema di ricerca “Elettrotecnologie innovative per i settori produttivi: applicazioni su scala reale” (tema 5.4.3.1)
Referente: E. Ferrero
Si riportano qui di seguito i report più pertinenti prodotti nell’ambito del tema di ricerca
Accumulo elettrico con batterie:
- Sistema di accumulo con batterie al litio nel terziario: l’applicazione ad una funivia (ENEA)
- Installazione sperimentale pilota per l'applicazione di batterie a sistemi di trasporto a fune (Dipartimento di Sistemi Elettrici e Automazione Università di Pisa)
- Studio di fattibilità tecnica sull’applicabilità delle batterie al litio nelle reti elettriche – stato dell’arte e limiti scientifici e tecnologici (ENEA)
- Valutazione dell'impatto dell'utilizzo delle batterie al litio nelle applicazioni stazionarie (Dipartimento di Sistemi Elettrici e Automazione Università di Pisa)
Accumulo elettrico con supercondensatori:
- Accumulo elettrico con supercondensatori nell’industria: realizzazione di un tool di progettazione per il dimensionamento su basi statistiche e validazione sperimentale della modellistica atta a descrivere le performance di tali sistemi di accumulo (Dipartimento di Elettrotecnica Politecnico di Milano)
- Impianti industriali di sollevamento con sistemi di accumulo elettrici a supercondensatori: gestione con convertitori interfaccia per scambi energetici mutui (Dipartimento di Ingegneria Elettrica Università “Federico II” di Napoli)
- Messa a punto e validazione di un software di simulazione in simulink per il controllo di una piccola rete in utenze caratterizzate da assorbimenti discontinui di potenza e/o in applicazioni di peak-shaving (Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale Università Roma TRE)
Attività 2008-2009
Sistemi avanzati di accumulo di energia (progetto 1.2.2)
Referente: M. Conte,
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(ENEA)
Report RdS/2011/279 (Settembre 2011)M. Montanino, M. Moreno, M. Carewska, F. Alessandrini, A. Masci, C. Cento, P.P. Prosini, R. Lo Presti e G.B. Appetecchi [Dimensione: 866.42 KB]
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(Dipartimento di Scienza dei Metalli, Elettrochimica e Tecniche Chimiche, Università Alma Mater Studiorum di Bologna)
Report RdS/2011/298 (Settembre 2011)C. Arbizzani, L. Damen, F. De Giorgio, S. Monaco e M. Mastragostino [Dimensione: 3.09 MB]
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(Università di Camerino)
Report RdS/2011/299 (Settembre 2011)M. Marinaro, R. Marassi, F. Nobili, R. Tossici [Dimensione: 902.88 KB]
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(ENEA)
Report RdS/2011/300 (Settembre 2011)M. Montanino, M. Carewska, M. Moreno, F. Alessandrini, A. Masci, R. Lo Presti e G.B. Appetecchi [Dimensione: 1.17 MB]
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(ENEA)
Report RdS/2011/301 (Settembre 2011)Gian Battista Appetecchi [Dimensione: 336.88 KB]
- Analisi e definizione di strategie di gestione e controllo di sistemi di accumulo elettrico per applicazioni in reti di distribuzione attive automatizzate - Report 1: Analisi dello stato dell'arte
(Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e delle Telecomunicazioni – DIEET, Università di Palermo)
Report RdS/2011/303 (Settembre 2011)M. Conte, G. Graditi, M.G. Ippolito, E. Riva Sanseverino, E. Telaretti, G. Zizzo [Dimensione: 2.02 MB]
- Analisi e definizione di strategie di gestione e controllo di sistemi di accumulo elettrico per applicazioni in reti di distribuzione attive automatizzate - Report 2: Applicazioni in reti isolate e interconnesse
(Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e delle Telecomunicazioni – DIEET, Università di Palermo)
Report RdS/2011/304 (Settembre 2011)M. Conte, M.L. Di Silvestre, G. Graditi, M.G. Ippolito, E. Riva Sanseverino, E. Telaretti, G. Zizzo [Dimensione: 884.34 KB]
- Applicazione di un sistema di accumulo a supercondensatori in un carroponte industriale: sintesi delle strategie di gestione energetica e dei cicli sperimentali per la verifica delle prestazioni
(Università di Napoli; ENEA)
Report RdS/2011/306 (Settembre 2011)M. Pasquali, C. Villante, E. Pagano, P. Tricoli [Dimensione: 426.15 KB]
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(Dipartimento di Ingegneria dell’Energia e dei Sistemi, Università di Pisa)
Report RdS/2011/307 (Settembre 2011)S. Barsali, P. Di Marco, S. Filippeschi, A. Franco, R. Giglioli, D. Poli [Dimensione: 674.11 KB]
- Applicazione di un sistema di accumulo costituito da batterie al Litio ad un impianto funicolare: risoluzione dei problemi termici e gestione delle potenze
(ENEA)
Report RdS/2011/308 (Settembre 2011)Manlio Pasquali, Francesco Vellucci [Dimensione: 668.58 KB]
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(ENEA)
Report RdS/2011/309 (Settembre 2011)Cinzia Di Bari [Dimensione: 413.94 KB]
- Caratterizzazione elettrochimica di materiali elettrodici nanostrutturati di batterie al litio e litio-ione per applicazioni di potenza
(Università di Roma La Sapienza)
Report RdS/2011/302 (Settembre 2011)Mauro Pasquali [Dimensione: 748.92 KB]
- Definizione delle specifiche dei sistemi di controllo e d'interfaccia dei sistemi di accumulo con accumulatori al litio per l'impiego nelle reti di distribuzione
(Dipartimento di Ingegneria dell’Energia e dei Sistemi, Università di Pisa)
Report RdS/2011/305 (Settembre 2011)S. Barsali, M. Ceraolo, R. Giglioli, D. Poli [Dimensione: 804.93 KB]
Attività 2011
Sistemi avanzati di accumulo di energia (progetto 1.2.2)
Referente: M. Conte,
- Caratterizzazione elettrochimica di materiali elettrodici nanostrutturati di batterie al litio e litio-ione per applicazioni di potenza
(Dipartimento di Scienze di base e applicate per l’ingegneria, Università di Roma La Sapienza)
Report RdS/2012/234 (Settembre 2012)Mauro Pasquali [Dimensione: 989.94 KB]
- Materiali catodici per batterie litio ione ad elevata energia: sintesi dei materiali e loro caratterizzazione elettrochimica in celle da laboratorio operanti con elettroliti convenzionali
(Dipartimento di Scienza dei metalli, elettrochimica e tecniche chimiche, Università di Bologna Alma Mater Studiorum)
Report RdS/2012/235 (Settembre 2012)C. Arbizzani, L. Damen, F. De Giorgio, M. Mastragostino, S. Monaco, F. Veronesi [Dimensione: 1002.74 KB]
- Ricerca di materiali anodici per batterie litio ione operanti in elettroliti organici convenzionali di più elevata energia rispetto a quelle sul mercato
(Scuola di Scienze e tecnologie – Sezione Chimica, Università di Camerino)
Report RdS/2012/236 (Settembre 2012)R. Marassi, F. Nobili, R. Tossici, M. Marinaro, A. Birrozzi, R. Raccichini [Dimensione: 1.02 MB]
- Ricerca su materiali e processi per la realizzazione di materiali catodici con prestazioni migliorate. Screening iniziale
(ENEA)
Report RdS/2012/237 (Settembre 2012)Pier Paolo Prosini, Cinzia Cento, Paola Gislon [Dimensione: 926.57 KB]
- Ricerca su materiali e processi per la realizzazione di materiali catodici con prestazioni migliorate. Analisi morfologica dei prodotti intermedi
(ENEA)
Report RdS/2012/238 (Settembre 2012)Pier Paolo Prosini, Maria Carewska, Amedeo Masci [Dimensione: 784.05 KB]
- Ricerca su materiali e processi per la realizzazione di materiali catodici con prestazioni migliorate. Analisi morfologica dei prodotti finali
(ENEA)
Report RdS/2012/239 (Settembre 2012)P.P. Prosini, A. Masci, C. Cento, M. Carewska, P. Gislon [Dimensione: 749.94 KB]
- Ricerca su materiali e processi per la realizzazione di materiali catodici con prestazioni migliorate. Test elettrochimici e valutazione tecnico-economica
(ENEA)
Report RdS/2012/240 (Settembre 2012)Pier Paolo Prosini, Cinzia Cento, Paola Gislon [Dimensione: 1.03 MB]
- Ricerca e sviluppo di materiali e processi per la realizzazione di materiali anodici con prestazioni migliorate. Caratterizzazione preliminare dei materiali anodici mediante analisi SEM e TGA
(ENEA)
Report RdS/2012/241 (Settembre 2012)A. Pozio, M. Carewska, A. Masci, R. D’Amato. M. Falconieri, G.B. Appetecchi [Dimensione: 207.13 KB]
- Ricerca e sviluppo di materiali e processi per la realizzazione di materiali anodici con prestazioni migliorate. Test elettrochimici su anodi compositi
(ENEA)
Report RdS/2012/242 (Settembre 2012)A. Pozio, M. Carewska, G.B. Appetecchi [Dimensione: 193.55 KB]
- Ricerca e sviluppo di materiali e processi per la realizzazione di materiali anodici con prestazioni migliorate. Test elettrochimici su nanotubi di TiO₂ ottenuti mediante ossidazione di un substrato di titanio
(ENEA)
Report RdS/2012/243 (Settembre 2012)A. Pozio, G.B. Appetecchi Report RdS/ [Dimensione: 139.82 KB]
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(ENEA)
Report RdS/2012/244 (Settembre 2012)F. Alessandrini, R. Lo Presti, G.B. Appetecchi [Dimensione: 165.71 KB]
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(ENEA)
Report RdS/2012/245 (Settembre 2012)M. Moreno, M. Montanino, M. Carewska, F. Alessandrini, R. Lo Presti, G.B. Appetecchi [Dimensione: 203.54 KB]
- Realizzazione e prova di celle complete da laboratorio. Caratterizzazione chimico-fisica di miscele elettrolitiche miste
(ENEA)
Report RdS/2012/246 (Settembre 2012)M. Montanino, M. Moreno, M. Carewska, F. Alessandrini, R. Lo Presti, G.B. Appetecchi [Dimensione: 483.25 KB]
- Realizzazione e prova di celle complete da laboratorio. Test elettrochimici di miscele elettrolitiche miste in semicelle e celle complete
(ENEA)
Report RdS/2012/247 (Settembre 2012)A. Pozio, P.P Prosini, G.B. Appetecchi [Dimensione: 446.82 KB]
- Progettazione di un sistema di controllo e interfaccia per sistemi combinati accumulo-FER. Report 1 - Documento di specifica
(Dipartimento di Ingegneria elettrica, elettronica e delle telecomunicazioni, di tecnologie chimiche, automatica e modelli matematici - DIEETCAM, Università degli Studi di Palermo; ENEA)
Report RdS/2012/248 (Aprile 2012)A. Cataliotti, M.G. Ippolito, E. Telaretti, G. Zizzo M. Conte, G. Graditi, M. Pasquali [Dimensione: 665.56 KB]
- Realizzazione e prova di un sistema di controllo ed interfaccia per sistemi combinati accumulo-FER. Report 2 - Progettazione esecutiva, realizzazione del prototipo e prova
(Dipartimento di Ingegneria elettrica, elettronica e delle telecomunicazioni, di tecnologie chimiche, automatica e modelli matematici - DIEETCAM, Università degli Studi di Palermo; ENEA)
Report RdS/2012/305 (Settembre 2012)M.G. Ippolito, E. Telaretti, G. Zizzo, M. Conte, G. Graditi, M. Pasquali [Dimensione: 1.92 MB]
- Specifica tecnica della struttura funzionale e del controllo di un dispositivo con accumulo elettrochimico per i servizi di rete
(Dipartimento di Ingegneria dell'energia e dei sistemi - DESE, Università di Pisa)
Report RdS/20122/249 (Settembre 2012)Stefano Barsali, Romano Giglioli [Dimensione: 191.55 KB]
- Prove di funzionalità e di resa energetica di un impianto con accumulo per la compensazione dell'alimentazione di un sistema di trazione
(Dipartimento di Ingegneria dell'energia e dei sistemi - DESE, Università di Pisa)
Report RdS/2012/250 (Settembre 2012)S. Barsali, R. Giglioli, D. Poli [Dimensione: 546.15 KB]
-
(Dipartimento di Ingegneria dell'energia e dei sistemi - DESE, Università di Pisa)
Report RdS/2012/251 (Settembre 2012)S. Barsali, R. Giglioli, D. Poli [Dimensione: 1 MB]
- Procedure di prova per la determinazione della capacità residua in termini di "second life" degli accumatori al litio delle auto elettriche
(Dipartimento di Ingegneria dell'energia e dei sistemi - DESE, Università di Pisa)
Report RdS/2012/252 (Settembre 2012)Massimo Ceraolo, Romano Giglioli [Dimensione: 336.12 KB]
-
(Dipartimento di Ingegneria dell'energia e dei sistemi - DESE, Università di Pisa)
Report RdS/2012/253 (Settembre 2012)Davide Poli, Romano Giglioli [Dimensione: 404.33 KB]
- Sistemi avanzati di accumulo di energia
Mario Conte, ENEA (presentazione a convegno, Roma, 28-29 novembre 2012)