Gli impianti di pompaggio idroelettrico possono alimentare un futuro più sostenibile?
L'integrazione delle energie rinnovabili con gli impianti di pompaggio idroelettrico (pumped storage) può aprire la strada ad un futuro energetico resiliente e sostenibile
Gli impianti idroelettrici sfruttano la pressione dell'acqua che scorre a valle per azionare le turbine che generano elettricità da distribuire ai consumatori finali.
Un impianto pumped storage permette di pompare l'acqua a monte sfruttando l’eccesso di elettricità nella rete nelle fasce orarie di minor consumo. L’acqua pompata a monte viene poi rilasciata quando è necessario aumentare la produzione di energia.
Un impianto di pompaggio è come una grande "batteria idrica", poiché può immagazzinare il surplus d’energia prodotto da altre fonti di energia rinnovabile.
Come funziona un impianto di pompaggio idroelettrico?
Giuseppe Sembenelli
I bacini comunicano tra loro grazie a condotte e gallerie in pressione che collegano la centrale elettrica ai due invasi
Gli impianti di pompaggio idroelettrico sono stati utilizzati come mezzo di immagazzinamento dell'energia fin dall'inizio del 1900. È la più grande fonte di stoccaggio di energia sia in termini di capacità che di numero di impianti.
Questi impianti possono produrre molti Megawatt di energia e possono anche immagazzinarla per lunghi periodi di tempo. Questo è il loro vantaggio principale rispetto ad altri sistemi di accumulo.
In futuro, i nuovi impianti di pompaggio dovranno affrontare varie sfide in termini di dimensioni, costi, dipendenza da aree geografiche specifiche come l’orografia e i lunghi tempi di realizzazione. Negli ultimi anni, progettisti e sviluppatori, stanno rispondendo a queste sfide esplorando nuovi siti diversi da quelli tradizionalmente utilizzati e usando nuove tecnologie.
Il Pumped Storage oggi
Come utilizzatori finali, ci sembra scontato che in ogni momento della giornata la domanda e l’offerta di energia siano bilanciate. Ma non sempre è così.
L’utilizzo di energie rinnovabili quali eolico e fotovoltaico, in realtà, crea delle sfide importanti per i gestori della rete, dal momento che gli elementi naturali (sole, vento) non sono controllabili. Ad esempio, se il vento cessasse, dovrebbero essere utilizzate altre fonti di energia per compensare rapidamente.
Se rappresentassimo graficamente la differenza tra domanda totale di elettricità e produzione di energia fotovoltaica nell’arco di una giornata in una regione con grande produzione di energia solare – ad esempio il Sud Italia - otterremmo una forma che ricorda un’anatra. Il cosiddetto "collo" dell'anatra illustra in maniera esaustiva il forte aumento della domanda in un breve lasso di tempo – ad esempio al tramonto - mentre la produzione di energia solare non segue lo stesso trend.
Mentre è difficile per alcuni tipi di fonti d’energia rispondere abbastanza rapidamente alla domanda, mantenendo la rete affidabile e la produzione costante, un impianto pumped storage si distingue per la capacità di generare velocemente grandi quantità di energia per compensare i cali di produzione da altri fonti.
Integrare le energie rinnovabili per un futuro sostenibile
Il pumped storage ha la capacità unica di fornire sia riserve di energia sia di incrementare l’affidabilità della rete. Stime recenti considerano la possibilità di nuovi impianti di pompaggio idroelettrico per una capacità totale di 36 GW solo negli Stati Uniti.
Stantec è al fianco di importanti società di sviluppo supportandole nelle fasi di valutazione e percorsi autorizzativi per la realizzazione di nuovi impianti di pompaggio idroelettrico. Per maggiori informazioni sui nostri servizi per il pumped storage clicca qui.
Gli impianti di pompaggio sono formati da due bacini idrici vicini tra loro e collocati a quote sufficientemente differenti da creare un dislivello sfruttabile dal punto di vista energetico.
della potenza idroelettrica installata in Italia è costituita da impianti di pompaggio (Fonte: ALDAI - Associazione Lombarda Dirigenti Aziende Industriali, 2018)
più del 30%
capacity
impianti di pompaggio idroelettrico in Italia (Fonte: ALDAI - Associazione Lombarda Dirigenti Aziende Industriali, 2018)
26
operation
la percentuale dell’idroelettrico sul totale della generazione da rinnovabili in Italia (Fonte: Elettricità Futura, 2019)
> 40%
potential
La crescita costante della produzione di energia rinnovabile, come l'eolico e il fotovoltaico, crea una domanda di stoccaggio di energia su tutta la rete. Le centrali idroelettriche a pompaggio sono una risposta efficace, affidabile e sostenibile all’esigenza di stoccaggio dell'energia.
ECCESSO DI ENERGIA
Quando la domanda è bassa, l'energia eolica e fotovoltaica in eccesso può essere usata per pompare l'acqua dall’invaso inferiore a quello superiore, immagazzinando l’energia per un uso successivo.
I siti minerari dismessi, per fare un esempio, si prestano particolarmente bene per ospitare impianti di pompaggio, poiché le cave inutilizzate possono essere convertite in bacini d’accumulo.
Il grafico qui sopra mostra la produzione di elettricità necessaria dopo aver scontato il contributo dell’energia fotovoltaica. La necessità di aumentare notevolmente la produzione di elettricità in alcune ore della giornata, come per esempio al tramonto, è un problema che gli impianti di pompaggio possono contribuire a risolvere.
Quando la domanda cresce, l’acqua viene rilasciata dal serbatoio superiore, producendo energia che può essere rapidamente immessa nella rete.
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Le centrali idroelettriche di ultima generazione sono dotate di turbopompe reversibili che generano elettricità in modalità turbina ed utilizzano energia in modalità pompaggio, quando l’energia in rete è in eccesso.
DOMANDA DI ENERGIA
CURVA DELL’ANATRA