Accumulo termico: i muri di casa diventano batterie

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Redazione
10 Dicembre 2021
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Accumulo termico. I ricercatori del Thermal Energy Group del Berkeley Lab riportano una svolta nei materiali a cambiamento di fase. Svolta che potrà migliorare l’accessibilità economica dello stoccaggio dell’energia termica. Ora questi materiali possono essere aggiunti all’interno delle pareti, mantenendo automaticamente un edificio fresco o caldo a seconda della temperatura ambiente.

La domanda di base è se un serbatoio di acqua calda (o fredda) possa divenire una batteria. Se si riuscisse cioè ad immagazzinare quell’energia impiegandola nei momenti di necessità per alimentare, ad esempio, un sistema di riscaldamento domestico. Le tecnologie di accumulo termico esistono in verità da tempo. Anche se in edilizia le loro potenzialità sono state troppo spesso trascurate.

Oggi gli scienziati del Berkeley Lab stanno lavorando per superare i limiti del tradizionale accumulo termico ad acqua

Turning Up the Heat: Thermal Energy Storage Could Play Major Role in Decarbonizing Buildings

Il cuore di questa nuova ricerca di settore è rappresentato dai materiali a cambiamento di fase. Cioè composti chimici capaci di assorbire e rilasciare energia nella transizione dalla fase liquida a quella solida, e viceversa. Si tratta di composti che presentano una serie di potenziali applicazioni in ambito tecnologico. Dalle batterie elettrochimiche ai tessuti hi-tech passando per le grandi centrali elettriche. Ma con uno spazio importante che potrebbe essere ritagliato anche in ambito residenziale.

I materiali a cambiamento di fase potrebbero essere inseriti negli edifici, aggiungendoli alle pareti. O integrati direttamente nella muratura, agendo come una batteria termica per la struttura. Sulla carta il funzionamento sarebbe semplice. Con temperature ambiente superiori al punto di fusione del materiale, questo cambierebbe fase assorbendo il calore, rilasciandolo nel caso contrario.

Un limite è costituito dal fatto che tali composti funzionano generalmente solo in un intervallo preciso di temperatura. Rendendo così necessari due materiali differenti per l’estate e per l’inverno, incrementando il costo di tali sistemi. Il Berkeley Lab ha studiato un modo per superare il problema grazie a quella che viene denominata “sintonizzabilità dinamica“.

Uno studio pubblicato su Cell Reports Physical Science

Si riportano i risultati del team di ricercatori del Berkeley Lab, mostrando come è stata raggiunta la regolazione dinamica della temperatura del materiale utilizzando ioni. Il risultato è costituito da un composto unico che combina l’accumulo termico con quello elettrico, grazie al quale sia possibile fornire sia calore che elettricità.

accumulo termico — Shown are two different ways of integrating thermal energy storage in buildings. A thermal battery (powered by a phase-change material) can be connected to a building’s heat pump or traditional HVAC system (left), or the phase-change material can be incorporated inside walls. (Credit: Berkeley Lab)

Le precisazioni di Gao Liu, leader dell’Applied Energy Materials Group

“Questa nuova tecnologia è davvero speciale perché combina energia termica ed elettrica in un unico dispositivo. Funziona come una batteria termica ed elettrica. E questa capacità aumenta il potenziale di accumulo termico. Ciò grazie alla capacità di regolare il punto di fusione del materiale in base alle diverse temperature ambiente”.