I serbatoi sottomarini aumentano lo stoccaggio di energia

Nov 28, 2023

Lo stoccaggio idroelettrico tramite pompaggio è una delle tecnologie di stoccaggio in rete più antiche e anche una delle più ampiamente utilizzate. Il concetto è semplice: utilizzare l'energia in eccesso per pompare molta acqua in alto, quindi farla scorrere attraverso una turbina quando si desidera recuperare l'energia in un secondo momento.

Con l’aumento della diffusione delle energie rinnovabili in tutto il mondo, c’è molto interesse nel trovare modi per immagazzinare energia da queste fonti spesso intermittenti. L’idroelettrico tradizionale può aiutare, ma il terreno adatto su cui lavorare è limitato.

Tuttavia, una soluzione potrebbe esserci, e si nasconde nelle profondità delle onde. Sì, stiamo parlando di stoccaggio idroelettrico tramite pompaggio subacqueo!

Il concetto di base di un sistema di stoccaggio idroelettrico con pompaggio subacqueo non è dissimile da quello del suo cugino terrestre. La differenza sta tutta nei dettagli di come si produce elettricità pompando acqua quando si è già in fondo al mare.

L'idea generale è quella di avere una nave chiusa sul fondo del mare. L'energia in eccesso viene quindi utilizzata per pompare l'acqua fuori da questo recipiente, lasciando l'interno quasi sotto vuoto. Quando si desidera recuperare energia dal sistema, è possibile consentire all'acqua di rifluire nella nave sotto la pressione generata dall'acqua di mare sovrastante. Quando il recipiente si riempie, l'acqua che scorre al suo interno fa girare una turbina, generando elettricità proprio come in un tradizionale sistema idroelettrico con pompaggio.

L’utilità di un simile progetto potrebbe non essere ovvia a prima vista. Tuttavia, ci sono diversi vantaggi in un tale sistema. Il principale tra questi è che tali sistemi possono essere facilmente collocati in centrali eoliche offshore, apprezzate per la loro produzione di energia, ma con una produzione sporadica. Il funzionamento sott'acqua consente inoltre al sistema di sfruttare la grande pressione esercitata dal mare sovrastante. Per ogni 10 metri di profondità, la pressione aumenta di circa un'atmosfera (1 bar) e con un sistema progettato per funzionare con navi quasi sotto vuoto quando completamente "caricate", c'è un enorme differenziale da sfruttare. Alcuni progetti propongono di funzionare a pressioni superiori a 75 bar. Si prevede che l’efficienza di tali sistemi sarà pari a circa il 70-80%, più o meno la stessa del tradizionale stoccaggio idroelettrico con pompaggio.

Il design subacqueo elimina anche il problema dell’evaporazione, che sottrae acqua, e quindi energia, dai serbatoi idroelettrici pompati. Anche l'installazione è facilmente scalabile. Ogni serbatoio sottomarino necessita solo di un collegamento elettrico alla rete e niente di più. La semplice installazione di più serbatoi sott’acqua con l’infrastruttura elettrica adeguata aumenterà facilmente la capacità di tale installazione.

C'è anche il semplice vantaggio che non c'è bisogno di trovare grandi montagne o valli in cui costruire bacini idrici, e non c'è rischio che questi bacini esplodano e distruggano le città locali nell'area circostante. Invece, le aree del fondale marino raramente utilizzate sono facilmente disponibili, con pochissimi insediamenti residenziali o attività commerciali laggiù a frustrare il processo di approvazione degli edifici.

Lo sforzo più notevole in questo settore è il progetto Stored Energy at Sea, noto anche come StEnSea in breve. Nata da un'idea del Dr. Horst Schmidt-Böcking e del Dr. Gerhard Luther nel 2011, l'idea di base ha portato a un concetto grandioso di sfere di 30 metri di diametro sul fondo dell'oceano. Questi sarebbero completi di pompe a turbina integrate per svuotarli dell’acqua, generando anche elettricità mentre rifluisce.

Nel 2016 è stato condotto un test in scala 1:10 del concetto a grandezza naturale. Ciò ha comportato la costruzione di una sfera di cemento di 3 m di diametro, che sarebbe servita come recipiente di stoccaggio principale. Affondata a una profondità di 100 metri nel Lago di Costanza, in Germania, la nave è stata ampiamente testata per quattro settimane per determinare la fattibilità dello stoccaggio idroelettrico tramite pompaggio subacqueo. Nel complesso il test ha avuto successo, con il team di ingegneri in grado di far funzionare la sfera, immagazzinando energia e recuperandola successivamente.

I risultati dello studio, combinati con altre ricerche, hanno indicato al team che l'idea era realizzabile a una profondità di circa 700 metri. Le pressioni a questa profondità sono dell'ordine di 70 bar e servono ad aiutare il sistema a generare grandi quantità di energia pur rimanendo in una zona sicura per quanto riguarda la resistenza dei materiali e la praticità dell'installazione. Si prevede che a questa profondità una singola sfera possa immagazzinare ben 20 MWh di elettricità, insieme a una turbina in grado di generare 5 MW per un tempo di scarica di quattro ore.