Nel 2010 Terna presentò un piano per dotare l’Italia di decine di piccoli e medi impianti di pompaggio idroelettrico allo scopo di stabilizzare la rete, in previsione dell’arrivo massiccio delle fonti intermittenti, fotovoltaico ed eolico, nel mix elettrico del paese.
Non se ne fece nulla. Per motivi normativi Terna non poteva, si decise, diventare un “produttore elettrico”, sia pure di energia accumulata, ma anche perché negli anni successivi si riuscì ad accomodare molta più energia intermittente del previsto nel sistema, imparando a modulare le altre fonti, mentre tra gli accumuli prendevano sempre più piede quelli elettrochimici.
Fu un peccato, perché il pompaggio in un paese ricco di dislivelli come l’Italia, sarebbe una delle tecnologie di accumulo più adatte alla transizione energetica.
Se a quel tempo fosse stato dato il via libera al piano Terna probabilmente oggi avremmo già le basi per una rete elettrica meglio predisposta per assorbire le energie rinnovabili, oltre ad aver creato il know-how necessario alla veloce realizzazione di impianti di quel tipo che avremmo anche potuto esportare nel mondo.
Il pompaggio nel mondo
Concorda su questa idea, Andrew Blakers, dell’Università Nazionale Australiana (Anu), ricordando come il pompaggio idro non solo costituisca ancora la quasi totalità della capacità mondiale di accumulo elettrico, nonostante l’avanzata delle batterie, ma rappresenti una soluzione collaudata, disponibile ovunque, economica e in grado di coprire le necessità energetiche del futuro.
Ed è al momento anche l’unica capace di affrontare il problema dei “dunkelflaute”, cioè i periodi senza sole e vento che mettono in crisi i sistemi elettrici dei paesi con alta penetrazione delle due rinnovabili, vista la lunghissima durata dell’accumulo che essa consente.
Oggi circa il 93% dell’elettricità stoccata nel mondo usa il pompaggio quasi sempre spostando acqua fra due bacini idroelettrici; la potenza totale è di 179 GW e 9 TWh di capacità, che corrispondono a circa 50 ore di accumulo alla massima potenza. Più della metà degli impianti sono negli Stati Uniti, in Giappone e in Cina.
Si potrebbe pensare però che essendo l’idroelettrico in uso da quasi 150 anni, la possibilità di costruire nuovi impianti sia ormai molto limitata.
Una mappa del potenziale mondiale
Ma secondo Blakers non è così. “La mia università ha prodotto una mappa con tutti i potenziali siti per il pompaggio esistenti al mondo, con la quale è facile rendersi conto che, se solo lo volessimo, l’intero pianeta potrebbe praticamente creare un sistema a fonti rinnovabili basandosi solo su questa tecnologia” (ne avevamo già parlato nell’articolo “Pompaggi idroelettrici: smentiti i pregiudizi sul loro potenziale“).
Nella loro mappa Blakers e colleghi hanno volutamente evitato di considerare gli impianti costruiti sbarrando fiumi con nuove dighe; una soluzione che ha forti impatti ambientali e sulle popolazioni che vivono lungo i fiumi.
Hanno invece preso in considerazione tre tipi di pompaggi:
- “greenfield”, dove si costruiscono due nuovi bacini, uno in basso e uno in alto, in aree non protette e disabitate;
- “brownfield”, dove l’acqua viene pompata dalla profondità di miniere a un bacino di superficie;
- “ocean”, dove l’acqua viene pompata dal mare a un bacino posto su alture costiere.
“Questi impianti – ricorda l’ingegnere australiano – potrebbero essere costruiti senza grande impatto ambientale, spesso approfondendo depressioni naturali, e usando le rocce estratte per costruire bassi muri di contenimento intorno. In totale il nostro sistema computerizzato ha trovato 820.000 siti adatti nel mondo, con una capacità di accumulo complessiva di 86.000 TWh (quasi 300 volte la domanda elettrica italiana in un anno, ndr)”.
Una capacità molto più che sufficiente a coprire le richieste di accumulo necessarie alla transizione energetica di tutti i paesi del mondo.
“Per esempio, l’Australia avrebbe bisogno di 500 GWh di accumulo per diventare 100% rinnovabile, ma nonostante sia piuttosto piatta possiede siti per 300 volte quella capacità. Gli Usa, che richiederebbero 7 TWh di accumulo, hanno siti per 200 volte quella capacità, e così via. Lo stesso vale per Cina, India ed Europa. Persino gli aridi paesi del Golfo Persico hanno molti siti adatti al pompaggio idroelettrico, magari oceanico”, dice Blakers.
Occupazione di terreno e costi: confronto con le batterie
Ma non è che fra terreni occupati, lavori di sterro, costruzione delle condotte forzate fra i bacini e pompe e turbine idroelettriche necessarie, i nuovi impianti costerebbero ben più cari di sistemi analoghi a batteria?
“È vero il contrario”, replica l’ingegnere australiano. “Gli impianti di pompaggio hanno grandi capacità di accumulo che costa poco aumentare, basta scavare un po’ di più e poi la loro durata è multisecolare, rispetto a quella decennale della batterie”
“Per esempio, i sistemi migliori individuati nella nostra mappa, quelli con salti idrici fra 400 e 1600 metri, condotte forzate lunghe pochi chilometri e bacini in grado di accumulare fra 5 e 5000 GWh hanno un costo capitale di 8-40 $ per kWh, cioè fra 5 e 10 volte inferiore rispetto alle batterie. E spesso richiedono anche meno terreno degli impianti a batterie: un sistema di pompaggio di alta qualità accumula 5-100 GWh per kmq occupato, contro i circa 15 GWh/kmq delle batterie”, spiega Blakers.
Impianti meno ‘ideali’ occupano più spazio per gigawattora, ma restano quasi sempre più economici e sempre molto più longevi delle batterie.
“Non è comunque che pompaggio e batterie si escludano a vicenda. Al contrario: i due sistemi possono convivere integrandosi, visto che forniscono due tipi di servizi diversi. Le batterie gestiscono l’accumulo a breve termine, di alcune ore, e ad alta potenza, per il bilanciamento di rete, mentre il pompaggio copre l’accumulo per la notte, per più giorni o per intere stagioni, a seconda delle sue dimensioni”, ricorda il ricercatore della Anu.
Una delle caratteristiche di questi sistemi non costruiti su fiumi, dove un certo scorrimento deve sempre essere garantito, è quello di potersi riempire e svuotare solo quando serve, mantenendo nei due bacini l’acqua ferma anche per mesi.
Così nei periodi di abbondanza di sole e vento, gli eccessi di produzione servono a trasferire gradualmente l’acqua dal bacino basso a quello alto, mentre quando arriva un periodo di dunkelflaute, l’acqua, tornando dall’alto in basso, cederà quanto accumulato nei mesi precedenti, evitando blackout o l’uso di fonti fossili.
Progetti di pompaggio
Nonostante tutti questi vantaggi, in Europa non è che si veda una gran frenesia nel costruire nuovi impianti di questo tipo. L’unico nuovo di grandi dimensioni è quello di Nant de Drance, in Svizzera, con 20 GWh di capacità.
In Italia, tuttavia, il Piano Nazionale Integrato per l’Energia e per il Clima (Pniec) prevede un’aggiunta di pompaggi idroelettrici, fra nuovi impianti e ammodernamento dei vecchi, per 10 GW entro il 2030, rispetto agli attuali 7,6 GW, con circa un raddoppio della capacità attuale, che è di 53 GWh.
“Può sembrare tanto, ma in Australia si stanno costruendo 400 GWh di impianti e abbiamo solo 27 milioni di abitanti e molti meno rilievi dell’Europa. Da voi il potenziale sarebbe sterminato, ma lo sfruttate poco. Nel resto del mondo, grazie anche ai siti ideali rivelati dalla nostra mappa, si stanno costruendo decine di impianti di pompaggio”, dice l’ingegnere.
La sola Cina ha per esempio in programma nei prossimi anni di aggiungerne ogni anno 16 GW e centinaia di GWh.
Il pompaggio idroelettrico, unito al boom di solare ed eolico, è un “gas killer”, afferma Blakers. “Ha veramente le potenzialità per ‘assassinare’ l’uso del metano nei sistemi elettrici, risolvendo in un colpo tutti i problemi di bilanciamento della rete e di continuità stagionale, che oggi rischiano di ritardare la transizione”.
