Produrre l’energia elettrica, tanta e pulita, è una cosa bellissima. Poi resta il problema di conservarla, perché come ormai abbiamo imparato tutti nel sistema elettrico dev’essere immessa esattamente la stessa energia che viene secondo per secondo richiesta da imprese e cittadini. Quando c’è tanto sole e tanto vento, pannelli fotovoltaici e turbine eoliche generano tantissima elettricità pulita e quasi gratis, che però di fatto viene almeno in parte sprecata. Come risolvere? Con i sistemi di accumulo. Uno che ben conosciamo è quello delle batterie, ma gli scienziati e le industrie stanno cercando di trovare sempre nuove soluzioni. Una delle idee più strane (forse) è l’accumulo a “pompaggio sottomarino” che i soliti cinesi stanno realizzando in via sperimentale utilizzando delle sfere subacquee.
Il pompaggio “a gravità” è quello tradizionale. Questo metodo utilizza la differenza di quota per conservare l’energia elettrica. Quando c’è tanta energia, la si usa per far funzionare delle pompe che portano l’acqua verso l’alto, in un bacino idroelettrico. Poi, quando ci serve l’elettricità, facciamo scendere l’acqua del bacino attraverso le turbine, e ci “riprendiamo” l’energia.
Come funziona
L’accumulo a pompaggio sottomarino sostituisce la differenza di quota con la pressione dell’acqua. Immaginate una sfera cava ancorata sul fondo del mare o di un bacino, in un lago. Ebbene, la si svuota con apposite pompe quando la rete ha energia in eccesso e la si riempie in pochi secondi quando serve elettricità. In Cina, nel lago Minhu, nella provincia del Fujian, Dongfang Electric ha appena chiuso un test di dieci giorni su un dimostratore in scala kilowatt, Dongchu 1, a 65 metri di profondità. Oltre cento cicli di carica e scarica hanno verificato tenuta, stabilità e conversione.
Il principio è noto alla scienza idraulica: più l’acqua è profonda, maggiore è la pressione, e quindi il lavoro utile che si può ricavare lasciandola rientrare in un volume a bassa pressione. In pratica, la sfera fa da serbatoio inferiore autocontenuto, l’acqua circostante è il serbatoio superiore naturale. Nei momenti di bassa domanda elettrica, l’energia in surplus aziona pompe che svuotano la sfera, creando un volume sigillato a pressione interna molto bassa. Quando la domanda sale, una valvola si apre e la differenza di pressione fa rientrare rapidamente l’acqua nella sfera, azionando una turbina che rigenera elettricità. Per i cinesi, è una via per aggirare i vincoli di suolo e geografia del pompaggio tradizionale, con un potenziale collegamento all’eolico offshore che ha bisogno di flessibilità.
I primi prototipi
Non è solo un’idea cinese. In Europa il progetto più avanzato è StEnSea, messo a punto dal tedesco Fraunhofer Institute: sfere di calcestruzzo ancorate tra 600 e 800 metri, modulari, aggregabili in parchi. Dopo un prototipo 1:10 nel Lago di Costanza, il piano StEnSea 2.0 prevede entro quest’anno un dimostratore più grande al largo della California per collaudare logistica, installazione e usura di sfera e turbomacchine.
Sembra una bella ed elegante soluzione, ma c’è ancora un sacco di lavoro da fare. Bisogna vedere quanto resisteranno questi sistemi nel supersfidante ambiente marino, quanto costerà la manutenzione a lungo termine per evitare erosione e problemi causati da cozze e mitili, quanto costerà posare sfere cavi e tutto quanto necessario. Di sicuro provarci vale la pena, visto che le dighe e i bacini idroelettrici hanno un grande impatto naturale e paesaggistico.
Fraunhofer stima investimenti dell’ordine di centinaia di euro per kWh sugli impianti pilota, con costi operativi da verificare sul campo. Uno studio accademico basato su StEnSea ha ipotizzato 2,2 GWh di capacità a 750 metri per 120 moduli, spendendo per l’installazione intorno ai 940 milioni di euro. Numeri economicamente (per ora) folli per immaginare una filiera industriale.
