Aspetti di sicurezza di sistemi di accumulo ad alta temperatura e al Litio-ione per applicazioni nelle reti elettriche

In questo lavoro si propone un confronto tra le tecnologie ad alta temperatura (Na/S e Na/ NiCl2) e tra queste e quelle Litio-ione in termini di impatto sulla salute sulla sicurezza dell’uomo e dell’ambiente. Sulla base delle informazioni disponibili in letteratura e sul web, per le due principali tecnologie ad alta temperatura, si presentano: le principali differenze tra le tecnologie, comprese informazioni sulla gestione del loro ciclo di vita; la casistica incidentale di pubblico dominio relativa ad impianti o impianti dimostrativi; le caratteristiche di pericolo delle sostanze chimiche presenti in condizioni di normale funzionamento. Inoltre, si propone un metodo di stima del contenuto totale di energia, utile per la stima del cosiddetto “carico d’incendio”, e la sua applicazione su alcuni esempi di sistemi di accumulo ad alta temperatura e Litio-ione, proponendo un parametro di confronto tra i sistemi in esame. Questo studio ha carattere preliminare e si conclude con una appendice sui processi di riciclo e smaltimento delle batterie ad alta temperatura.

La produzione di energia elettrica generata da fonti rinnovabili è, a livello internazionale, sempre di più al centro delle politiche energetiche e ambientali. La discontinuità della produttività di queste fonti può essere affrontata e risolta attraverso la realizzazione di adeguati sistemi di accumulo (EES: Electrical Energy Storage), in grado di fornire l’energia elettrica quando richiesta. Il problema diventa più consistente con l’aumentare delle dimensioni degli impianti di produzione, per i quali sembra promettente l’impiego di sistemi elettrochimici di accumulo. Tra le tecnologie disponibili, si annoverano quelle ad alta temperatura, basate su celle Sodio-Zolfo e Sodio-Cloruri metallici e quelle Litio-ione. Le quantità di materia e di energia in gioco nei sistemi di accumulo su larga scala ed i conseguenti rischi per l’uomo, l’ambiente e la proprietà, andrebbero valutati in fase di progettazione preliminare del sistema di accumulo, tenuto conto delle specificità di utilizzo, di allocazione e di manutenzione. A tal fine, sebbene le tecnologie ad alta temperatura siano ritenute “tecnologie consolidate” sotto la maggior parte dei punti di vista, l’impiego su larga scala può porre problemi in termini di gestione del rischio di incidenti o di mal funzionamenti, legati sia alla reattività dei sistemi chimici impiegati che alla elevata temperatura di funzionamento. A maggior ragione, questi problemi devono essere indagati per le tecnologie al Litio-ione, meno mature. In proposito, studi sistematici e sperimentazioni sulla identificazione dei pericoli (ad esempio, test di abuso) e sulla gestione del rischio (compresa l’individuazione di appositi sistemi di estinzione incendi) sono stati avviati di recente (2010) sia a livello internazionale che presso i Laboratori ENEA UTTEI-VEBIM. In questo lavoro si propone un confronto tra le tecnologie ad alta temperatura (Na/S e Na/ NiCl2) e tra queste e quelle Litio-ione in termini di impatto sulla salute sulla sicurezza dell’uomo e dell’ambiente. Sulla base delle informazioni disponibili in letteratura e sul web, per le due principali tecnologie ad alta temperatura, si presentano: le principali differenze tra le tecnologie, comprese informazioni sulla gestione del loro ciclo di vita; la casistica incidentale di pubblico dominio relativa ad impianti o impianti dimostrativi; le caratteristiche di pericolo delle sostanze chimiche presenti in condizioni di normale funzionamento. Inoltre, si propone un metodo di stima del contenuto totale di energia, utile per la stima del cosiddetto “carico d’incendio”, e la sua applicazione su alcuni esempi di sistemi di accumulo ad alta temperatura e Litio-ione, proponendo un parametro di confronto tra i sistemi in esame. Questo studio ha carattere preliminare e si conclude con una appendice sui processi di riciclo e smaltimento delle batterie ad alta temperatura.