Il pompaggio idroelettrico offshore è un campo di sperimentazione molto promettente nell’ottica dello stoccaggio energetico massivo, anche ai fini della stabilizzazione delle reti di trasporto dell’elettricità. Questa innovativa tecnologia adatta all’ambiente sottomarino il pompaggio idroelettrico, sfruttando la pressione dell’acqua, che cresce all’aumentare della profondità, per immagazzinare e rilasciare energia in modo molto efficiente.
L’istituto di ricerca tedesco Fraunhofer IEE è protagonista del progetto StEnSea (Stored Energy in the Sea), giunto alla seconda fase di test sul campo. In estrema sintesi, si tratta di posizionare sul fondale marino degli enormi serbatoi sferici, in grado di accumulare l’energia prodotta da fonti rinnovabili, e di immetterla nella rete quando necessario, in modo efficiente (75÷80%), silenzioso e senza impatto paesaggistico.
Pieno e vuoto
StEnSea prevede l’impiego di serbatoi sferici, pesanti (400 t) e di grandi dimensioni (diametro 9 m), realizzati in calcestruzzo armato per fronteggiare la pressione dell’acqua a grandi profondità. Un sistema di valvole regola i cicli di carico e scarico dell’acqua di mare, mentre pompaggio e produzione di energia sono affidati a una pompa-turbina. La configurazione modulare degli accumuli energetici sottomarini ne facilita l’impiego in diverse condizioni.
StEnSea non è l’unico progetto di ricerca nel campo dell’accumulo idroelettrico offshore. Dongfang Electric Corporation (Cina) ha recentemente testato un’applicazione lacustre, con serbatoi di dimensioni contenute posati a soli 65 metri di profondità. L’ocean battery sviluppata da Ocean Grazer (Paesi Bassi) prevede invece l’uso di serbatoi marini in materiale flessibile, collegati a cisterne cilindriche situate sulla terraferma.
StEnSea si basa su un concetto semplice, ispirato ai sistemi di pompaggio idroelettrico, con un vantaggio fondamentale: l’enorme pressione oceanica a profondità comprese fra 600 e 800 m, che permette di ottenere circa 0,5 MW da ogni serbatoio. Nei periodi di produzione da fonti rinnovabili superiore alla domanda della rete, l’eccesso di energia è utilizzato per svuotare le sfere dall’acqua, creando il vuoto al loro interno. Quando la domanda della rete è superiore alla disponibilità, i serbatoi si riempiono nuovamente di acqua oceanica che aziona la turbina, generando istantaneamente elettricità.
I sistemi di accumulo idroelettrico offshore sono particolarmente indicati per stabilizzare le reti di distribuzione e fornire grandi quantità di energia utili nelle applicazioni industriali. Con la seconda campagna di test, che si concluderà nel 2027, StEnSea si propone di ottenere valori significativi di potenza (0,5÷1 MW) e capacità di stoccaggio (circa 0,5 MWh) per ciascun serbatoio. Fraunhofer IEE ha individuato centinaia di siti idonei in tutto il mondo con profondità comprese fra 600 e 800 m, ad esempio in Brasile, Giappone, Norvegia, Portogallo e USA. Il potenziale globale in termini di capacità di stoccaggio è stimato in 817.000 Gwh (pari alla domanda energetica dell’India prevista nel 2030).
Il pompaggio offshore pone importanti sfide tecnologiche legate principalmente alla profondità di posizionamento dei serbatoi, che comporta lo sviluppo di turbine a pompa, valvole, sistemi di misurazione e controllo in grado di funzionare nell’inospitale ambiente sottomarino con pressioni di lavoro estreme. Nella foto il modello in scala 1:10 utilizzato per i primi test a 100 m di profondità nel lago di Costanza (Germania). Per il test field californiano in corso, che si svolgerà a circa 650 m di profondità, il produttore del modello in scala 1:3 ha sperimentato un innovativo processo per la stampa 3D con calcestruzzo.
