Un approccio innovativo adatta agli ambienti subacquei gli impianti idroelettrici a pompaggio, sfruttando la pressione idraulica per immagazzinare e rilasciare energia rinnovabile, senza alcun impatto paesaggistico.
StEnSea (Stored Energy in the Sea) è il progetto sviluppato dal Fraunhofer IEE – il principale istituto tedesco di ricerca sull’energia – per sfruttare la profondità di laghi e mari ai fini dell’accumulo energetico, uno dei nodi cruciali della transizione energetica.
L’idea è semplice: una serie di sfere cave di grandi dimensioni, posizionate sul fondale e in grado di resistere alle enormi pressioni che si registrano tra 600 e 800 metri sotto il livello del mare, fungono da serbatoi sommersi. L’alternanza del ciclo di ricarica/scarica è affidata:
- allo svuotamento delle sfere mediante speciali elettropompe sommergibile, durante i periodi di bassa domanda dalla rete;
- al successivo riempimento con acqua ad altissima pressione, che aziona una turbina collegata al generatore per la produzione di elettricità.
Dal lago all’oceano
StEnSea estende l’applicazione del pompaggio idroelettrico alle coste di mari e laghi, ma non richiede la costruzione di dighe e invasi artificiali, né l’alterazione del litorale. Si tratta quindi di una soluzione poco invasiva, modulare e versatile, che può essere utilizzata ovunque vi siano fondali sufficientemente profondi. StEnSea potrà essere utilizzato anche per stabilizzare le reti di distribuzione, fornendo riserve operative a produttori di energia e operatori di rete.
Il primo prototipo è stato testato con successo nel lago di Costanza (Germania), aprendo la strada a ulteriori sviluppi. StEnSea 2.0 è la seconda fase del progetto: prevede la realizzazione di prototipi più grandi, in scala 1:3, da immergere al largo di Los Angeles (USA) per studiare anche gli aspetti operativi (affidabilità di serbatoi e componenti, logistica offshore, prestazioni nel lungo periodo).
Nel pompaggio idroelettrico le elettropompe sono chiamate a ripristinare la differenza di potenziale tra due masse d’acqua poste a quote diverse, quindi lavorano per sollevare l’acqua contrastando la forza di gravità. Nel pompaggio sommerso, invece, le elettropompe svuotano il serbatoio a tenuta stagna, per creare una differenza di pressione tra l’interno e la massa d’acqua in cui è immerso il serbatoio stesso. Quando è richiesta la produzione di energia, l’apertura di una valvola permette l’ingresso dell’acqua nella sfera. Un sistema a turbina genera istantaneamente elettricità, in modo efficiente (75-80%) e senza alcun impatto visivo e acustico.
I serbatoi di StEnSea sono realizzati in calcestruzzo armato. Quello utilizzato per i test al Lago di Costanza (nella foto) aveva un diametro di circa 3 m e pesava circa 20 t. I serbatoi sviluppati per StEnSea 2.0 hanno un diametro di 9 m, pesano circa 400 t ciascuno e hanno una capacità unitaria di 0,4 MWh. I test proseguiranno al largo di Los Angeles fino al 2027, ma i risultati iniziali confermano che questa tecnologia si presta all’uso di serbatoi di grandi dimensioni. Per ottimizzare i costi in rapporto alla capacità d’accumulo sono infatti allo studio serbatoi con diametri fino a 30 m.
Il pompaggio sommerso è indicato per siti costieri specifici, compresi i laghi naturali e artificiali, caratterizzati da una geomorfologia favorevole in termini di profondità e pendenza del fondale e di distanza da reti e porti. Fraunhofer IEE ha individuato centinaia di siti idonei in tutto il mondo, in particolare in Brasile, Giappone, Norvegia, Portogallo e Stati Uniti.
La stima del potenziale globale di stoccaggio è notevole: 817.000 GWh, sufficienti a fornire elettricità a 75 milioni di case per un anno intero. Il costo dell’immagazzinamento è stimato in 4,6 centesimi di euro per kWh, più competitivo rispetto ad altri sistemi d’accumulo. Recentemente il gruppo cinese Dongfang Electric Corporation ha testato un sistema simile, raggiungendo i target di tenuta, stabilità operativa ed efficienza di conversione.
