La sabbia, al posto di litio e cadmio, per dare vita a una batteria sostenibile che promette di decarbonizzare l’industria italiana (e anche internazionale). Si chiama MGTes (Magaldi Green Thermal Energy Storage) ed è frutto della collaborazione tra Magaldi Group e Enel X. In particolare, nasce da un brevetto di Magaldi, azienda della provincia salernitana, precisamente di Buccino, con un fatturato tra i 40 e i 50 milioni di euro, 210 dipendenti e una presenza in 50 Paesi nel mondo. Nel core business di questo gruppo c’è la progettazione e la costruzione di nastri trasportatori per l’industria pesante (capaci di funzionare ad altissime temperature e in condizioni estreme).
La “batteria di sabbia” è capace di accumulare l’energia rinnovabile da fonte solare o eolica e rilasciarla secondo necessità sotto forma di vapore ad alta temperatura (tra 120° e 400°) ed è un’intuizione tanto geniale da aver attratto l’interesse di Enel X, la società del Gruppo Enel che opera nell’ambito della fornitura e dell’efficientamento energetico. Nel corso di un evento dentro al capannone di Magaldi – a cui Industria Italiana ha partecipato – le due aziende hanno raccontato i termini dell’intesa che mira, in sostanza, a industrializzare quello che al momento è un prototipo: il pilota con capacità di accumulo pari a 13 MWh termici giornalieri sarà pienamente operativo nella seconda metà del 2024 e sarà costruito sulla linea di un’industria del territorio, la I.GI.
La partnership tra Enel X e Magaldi per decarbonizzare l’industria italiana (e non solo)
In MgTes svolge dunque il ruolo del fornitore della tecnologia che trasforma la corrente alternata delle rinnovabili in corrente continua, Enel X si occupa della parte di generazione e gestione ottimizzata dei flussi (anche attraverso l’aggiunta di software smart e altre applicazioni). «Questa soluzione tecnologica di uno storage termico cambia il paradigma – così Augusto Raggi, head of Enel X Italia – Noi stiamo già lavorando in giro per l’Italia su processi industriali dove le temperature sono più basse. Con pompe di calore aria-acqua o acqua-acqua riusciamo a decarbonizzare i settori dove si arriva a 85 gradi. Ma dove si superano i 100 gradi e c’è bisogno di calore, ovvero nelle aziende energivore in cui l’abbattimento dei gas serra è difficile, questa è la soluzione che mancava. La soluzione che ci consentirà di fornire energia termica in forma di vapore alle temperature e pressioni desiderate ai propri clienti industriali, riducendo il consumo di gas e stabilizzando il prezzo dell’energia termica».
Il primo caso applicativo verrà realizzato per la fornitura di energia termica verde a soddisfare i bisogni energetici dell’industria alimentare I.GI, fornitore del Gruppo Ferrero, con sede nell’Asi di Buccino, la stessa dove insiste lo stabilimento di Magaldi. Il progetto prevede la costruzione di un impianto fotovoltaico da 5 Megawatt e di un impianto MgTes da 125 tonnellate con capacità di accumulo pari a 13 MWh termici giornalieri. L’impianto entrerà in funzione nella seconda parte del 2024, e si prevede che porterà a una riduzione dei consumi pari al 20% dei consumi totali di I.GI e risparmi di CO2 fino a 1.000 tonnellate all’anno, sostituiti da energia rinnovabile disponibile tutto il giorno. Ma il futuro è un Oceano blu di possibilità che va ben oltre i confini nazionali. «Abbiamo contatti con i più grossi gruppi petroliferi del mondo che stanno pensando di decarbonizzare con questa macchina, usando i grossi impianti fotovoltaici del Medio Oriente: il costo ambientale è al momento un tema più che altro europeo, ma il futuro è segnato e il resto del mondo non potrà fare a meno di adeguarsi», dice Massimiliano Masi, General Manager di Magaldi Middle East.
Magaldi: il potenziale della batteria di sabbia, che libera l’industria dalle fonti fossili e ci rende indipendenti dalle terre rare
L’accumulo di energia è la chiave per sbloccare il pieno potenziale dell’energia rinnovabile: non solo aiuta a bilanciare la variabilità nella generazione, ma riduce anche la necessità di reimmettere l’elettricità in eccesso nella rete. «Fatto 100 il consumo energetico delle aziende, 70 è calore e di questo il 90% è fatto da gas – dice Letizia Magaldi, vice presidente esecutivo di Magaldi Group – La transizione energetica è in accelerazione ed è caratterizzata anche da sfide e conflitti. Ma sappiamo che le fonti rinnovabili saranno le più convenienti e sostenibili, dunque si deve spingere su queste ma devono essere rese continue. Quando la penetrazione delle Fer supererà il 50% la necessità di sistemi di accumulo sarà esponenziale. L’industria italiana si deve preparare a questo scenario per evitare di dover importare dall’estero non solo gas e materie prime, ma anche la tecnologia che serve alla transizione green».
«La scelta della sabbia – continua Letizia – è stata una scelta tecnica difesa strenuamente, anche quando non era certo che sarebbe stata quella giusta, e oggi risulta essere vincente. Soprattutto Perché le materie prime che tipicamente vengono usate nelle batterie, come litio e cadmio, sono scarse e remote, questa tecnologia invece usa sabbia, facilmente e ampiamente disponibile ed è in perfetta armonia con i processi naturali, per non dire che imiti la natura». La batteria termica è di per sé una tecnologia nuova: oggi stanno emergendo molti esperimenti, «noi abbiamo cominciato il percorso dieci anni fa, anche con le Università Federico II di Napoli e La Sapienza di Roma. Si tratta in sostanza di un container di acciaio che all’interno contiene sabbia silicata, che viene portata a elevate temperature – fino a 600 gradi centigradi – attraverso energia solare ed eolica ed è capace di trattenerla sotto forma di energia termica o di rilasciarla a richiesta perché sia impiegata in processi industriali. MgTes genera vapore a temperature elevate, a partire dai 150-400 gradi, necessarie in particolare alle industrie energivore (carta, food & beverage, chimica, plastica), che finora hanno usato solo gas. Quindi è un sistema che non solo consente di accumulare energia termica ma di emetterla».
Il funzionamento tecnico della MgTes, la macchina modulare che trattiene il calore del sole
A spiegare i dettagli tecnici è Fulvio Bassetti, direttore tecnico di Magaldi Green Energy: «Parliamo di un sistema di power to heat energy storage, ovvero “energia elettrica che diventa calore”. La batteria accumula l’energia elettrica prodotta da rinnovabili o recuperata dai processi industriali grazie a resistenze elettriche che scaldano un elettrofluido a base di sabbia. La fluidizzazione avviene perché sul fondo si inserisce aria pressurizzata che fa muovere le particelle. Le resistenze elettriche trasmettono la potenza a questo letto fluido che la trasferisce ad altre componenti. La fluidizzazione delle particelle di sabbia aumenta notevolmente il coefficiente di scambio termico e il tempo di risposta dell’intero sistema. Terminato il processo di fluidizzazione, la sabbia si accumula nella parte inferiore del modulo. L’assenza di convezione e la coibentazione della vasca limitano lo scambio termico con l’esterno, minimizzando così le perdite di energia». L’ultima fase del processo è la fase di scarica: il sistema viene scaricato invertendo lo scambiatore di calore integrato all’interno del letto di sabbia fluidizzato. L’energia immagazzinata viene rilasciata sotto forma di vapore surriscaldato o saturo secondo le esigenze del processo. Insomma, il sistema permette di immagazzinare energia rinnovabile quando è in surplus e di rilasciare energia termica verde per i consumi industriali, bilanciando lo squilibrio esistente tra la domanda e l’offerta e contribuendo a stabilizzare la rete. Il sistema di fluidizzazione della sabbia presenta notevoli vantaggi: grandi capacità di accumulo termico (fino all’ordine dei GWh); elevata efficienza termica; tempi di risposta rapidi; nessun impatto ambientale grazie all’impiego di materiali naturali. Ogni modulo Mgtes può conservare 50 Mw termici.
«La produzione svincola il costo dell’energia dal costo del combustibile fossile, il prezzo diventa più stabile. Ma i vantaggi sono anche altri: la soluzione è modulare e potrà essere scalabile a piacimento; il sistema ha una vita utile prevista superiore ai 30 anni; ancora, MgTes offre grande flessibilità al sistema di generazione dell’energia (rete elettrica, centrali termoelettriche, impianti industriali, rinnovabili) in cui è integrato, disaccoppiando la produzione di energia dai consumi. Infine le perdite termiche sono drasticamente ridotte a quantità trascurabili (tipicamente <2% ogni 24 ore) e l’energia termica può essere immagazzinata per diversi giorni. È stato dimostrato che, nel caso di un’applicazione thermal-to-thermal, la Round-Trip Efficiency (Rte) è maggiore del 90%». Enel X si occuperà di trasformare questa idea ingegneristica in una soluzione utilizzabile sulle linee dei suoi clienti imprese. «Enel X si occupa di completare le innovazioni occupandosi dell’industrializzazione – dice Fabio Tentori, head of Innovation Enel X – noi facciamo innovazione in due fasi: definiamo le esigenze dei clienti in termini di decarbonizzazione ovvero in termini di quanta energia termica possiamo procurargli al minor costo e soprattutto pulita. Poi individuiamo i trend tecnologici e l’azienda capace di rispondere a queste esigenze e facciamo il matching. E poi ci occupiamo del testing sul campo delle soluzioni selezionate. Nel caso di MgTes, svilupperemo i software per gestire l’accumulo e la re-immissione sul mercato di energia e le applicazioni aggiuntive (per esempio per rendere queste batterie sistemi che aumentino la flessibilità della rete o abilitatori delle comunità energetiche). In questo modo portiamo un prototipo a diventare un’applicazione commerciale che negli anni può essere scalata in Italia e nel resto del mondo».
Magaldi, un’azienda che innova da 90 anni
Vale la pena spendere qualche parola Magaldi, fondata nel 1901 grazie a un’innovazione (una cinghia di trasmissione di potenza in pelle di bufalo, la “Supercinghia”, estremamente affidabile e praticamente indistruttibile) non ha mai smesso di innovare e osare, nei suoi 90 anni di storia. I brevetti depositati sono 55 e gli investimenti In R&S ammontano al 3% del fatturato annuo. Oggi ha focus su progettazione e realizzazione di macchine ed impianti per il trasporto di materiali in condizioni severe, per altre industrie: siderurgica, cementiera, metallurgica e per l’estrazione e la movimentazione a secco della cenere in ottica di economia circolare (attività che è valsa un brevetto nel lontano 1985).
Ha una presenza in oltre 50 paesi con sedi operative negli Stati Uniti, Messico, Emirati Arabi, India e Australia. L’azienda conta 210 dipendenti, di cui il 50% ingegneri, e un fatturato complessivo di 50 milioni di euro, per il 90% derivanti dai mercati extra italiani (nel 2022). L’azienda è guidata dal Cavaliere del Lavoro Mario Magaldi con il forte supporto dei suoi figli, Letizia (vice presidente esecutivo), Paolo (ceo) e Raffaello (Magaldi Power). Nel 2021 è stata fondata Magaldi Green Energy, una divisione focalizzata sulla ricerca, sviluppo, produzione e commercializzazione di tecnologie proprietarie per lo stoccaggio termico e la produzione di energia termica verde. La nuova divisione raccoglie l’eredità di dieci anni di lavoro nella produzione di tecnologie per l’energia termica, confluite nella MgTes, che consente di immagazzinare grandi quantità di energia termica da fonti rinnovabili e rilasciarla quando necessario.
(Ripubblicazione dell’articolo pubblicato il 30 marzo 2023)
