Banche di energia costruite con gli ingredienti della vita: l’aria e l’acqua. E’ la proposta di Daniele Fargion ed Emanuele Habib, entrambi studiosi all’Università di Roma La Sapienza; il primo è un astrofisico italiano dell’Istituto nazionale di fisica nucleare, “impegnato ad occuparsi di neutrini e onde gravitazionali”, mentre il secondo è un ingegnere del Dipartimento di ingegneria astronautica, elettrica ed energetica. Dalla loro collaborazione, “costruita anche grazie a un’amicizia”, come racconta Fargion, è nato un progetto che potrebbe in futuro avere un impatto profondo nel settore delle energie rinnovabili.

Il comparto eolico e solare hanno oggi il grande limite di non potere garantire la continuità della produzione energetica. In altre parole, con il Sole e il vento non è possibile assicurare che la generazione di elettricità non si interrompa.  Per ovviare a questa difficoltà o si usa l’energia prodotta con altre modalità, o si cerca di conservare  l’elettricità generata nei periodi fortunati per utilizzarla poi nei momenti di “magra”.

Il problema è che attualmente non esiste un sistema veramente efficiente per accumulare grandi quantità di energia. Una delle tecniche utilizzate sfrutta la forza gravitazionale: si usa l’energia in eccesso per sollevare delle masse d’acqua, ad esempio riempiendo un bacino di un lago artificiale situato a un’altezza superiore a quella della centrale e, all’occorrenza, si produce elettricità sfruttando la caduta di quella stessa acqua.

Una soluzione alternativa per accumulare energia potrebbe invece essere offerta dalla compressione dell’aria, ed è proprio questa la via esplorata da Fargion e Habib. L’idea di usare l’aria compressa come serbatoio energetico non è in realtà nuova. In Germania, ad esempio, già dal 1978 esiste ad Huntorf un impianto che sfrutta questa tecnologia e che nel 2006 ha raggiunto i 321 MegaWatt di potenza. Un’altra centrale di questo tipo, con 110 MegaWatt di potenza, esiste a McIntosh, in Alabama.

Entrambi gli impianti si scontrano però con le leggi della termodinamica, e le trasformazioni che fanno compiere all’aria non sono completamente reversibili, con il risultato che una parte dell’energia usata nella fase di compressione risulta poi perduta. L’aria è infatti compressa attraverso una trasformazione adiabatica, ossia senza scambio di calore con l’ambiente. “Questo tipo di trasformazione- spiega Fargion – ha il limite di  elevare molto la temperatura dell’aria  stessa”, producendo calore che viene poi disperso. E’ quello che avviene ad esempio quando si usa una pompa di bicicletta che si scalda grazie proprio alla veloce compressione dell’aria .

L’idea dei due ricercatori è di usare un sistema misto, ossia di mescolare acqua e aria. L’acqua ha infatti un’elevata capacità termica, e questo significa che aumenta o diminuisce la sua temperatura con difficoltà. “Con questo sistema misto – chiarisce Fargion -, per quanto non ci sia scambio di calore con  l’esterno, la temperatura si mantiene pressoché costante sia nel momento della compressione che dell’espansione”. In altre parole, si ha una trasformazione che pur essendo adiabatica non fa variare la temperatura della miscela aria-acqua. Il risultato è che il sistema, operando attorno alle 100 atmosfere, riesce a restituire pressoché tutta l’energia immagazzinata. “E’ come se avessimo una molla che immagazzina energia per poi restituirla quasi per intero!”, continua Fargion.

I due ricercatori lavorano a questa idea da due anni, ma fino a oggi hanno svelato solamente una parte dei presupposti teorici. Alcuni dettagli tecnici del progetto saranno però illustrati da Fargion durante la prossima TechConnect World 2016: la conferenza internazionale sulle innovazioni che si svolgerà a Washington tra il 22 e il 25 maggio.

L’obiettivo è quello di presentare una tecnologia che permetta la creazione di vere e proprie “banche dell’energia”, strutture che potranno avere “dimensioni, piccole, medie o grandi”, capaci quindi di stoccare in maniera pulita e senza impatto ambientale l’elettricità necessaria a una famiglia, a una piccola officina o a una grande industria. Un sogno che potrebbe avverarsi grazie alla collaborazione di un fisico impegnato a cacciare i neutrini e di un ingegnere specializzato nella dinamica dei fluidi.