In Cina si è compiuto un altro passo verso lo sviluppo di una soluzione con diversi vantaggi, quella dello storage con pompaggi sottomarini, che usano la pressione subacquea al posto della forza di gravità con cui funzionano i noti accumuli in bacini idroelettrici.
Si è infatti completato un trial di 10 giorni del primo sistema di accumulo “a pompaggio” sottomarino in scala kilowatt cinese, chiamato Dongchu-1, in un bacino d’acqua dolce (Minhu Lake, provincia del Fujian).
Il test su Dongchu-1
Secondo una dichiarazione di Dongfang Electric Corporation (DEC) rilanciata dal Global Times, la prova si è svolta a 65 metri di profondità, con oltre 100 cicli completi di carica-scarica, e avrebbe raggiunto i target di progetto su tenuta, stabilità operativa ed efficienza di conversione.
Il prototipo – sviluppato dal Dongfang Research Institute (gruppo DEC) – adotta un concetto che l’azienda descrive come “serbatoio inferiore autocontenuto + serbatoio superiore naturale”. In pratica, il serbatoio “inferiore” è una camera sferica cava, mentre l’acqua circostante svolge il ruolo del serbatoio superiore (immagine titolo, cortesia DEC).
Nelle ore di bassa domanda, 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.
DEC sostiene che questa architettura potrebbe aiutare ad aggiungere capacità di accumulo dove il pompaggio tradizionale è vincolato da geografia e uso del suolo, e cita anche una possibile utilità per l’eolico offshore cinese, in termini di flessibilità e stabilità di rete.
Cos’ è il pompaggio sottomarino
Il principio è quello del pompaggio idroelettrico, ma senza due bacini a quote diverse. In mare o in laghi profondi la “quota” viene sostituita dalla pressione idrostatica, che cresce linearmente con la profondità: maggiore è la profondità e maggiore è il volume del contenitore, più energia si può immagazzinare.
Il modello che si sta studiando prevede, come nel caso cinese, una sfera cava ancorata sul fondo, dotata di un’unità tecnica con pompa-turbina, valvole e controllo, che consente cicli di carica e scarica senza grandi condotte o dighe come nel pompaggio idro terrestre.
In Europa il riferimento più noto è StEnSea (Stored Energy in the Sea) del Fraunhofer Institute (link in basso). L’istituto parla di impianti pensati per profondità tipiche tra 600 e 800 metri, basati su unità modulari che possono essere replicate in “parchi” per ottenere potenza e capacità crescenti.
Il progetto ha già realizzato e testato dal 2013 al 2017 un prototipo in scala 1:10 nel Lago di Costanza e, con StEnSea 2.0, prevede un prototipo più grande (scala 1:3) al largo della California per studiare, fino al 2027, logistica offshore, installazione e funzionamento di lungo periodo, incluse le ricadute sulla durabilità della sfera in calcestruzzo e della turbomacchina (link ai progetti in fondo).
Accanto a StEnSea, un’altra traiettoria nota è quella dell’Ocean Battery sviluppata nell’ecosistema Ocean Grazer nei Paesi Bassi, proposta come soluzione di accumulo sottomarino modulare e orientata all’integrazione con rinnovabili marine e offshore.
Un terzo filone importante è accademico, legato ai lavori del Mit sul concetto ORES (Ocean Renewable Energy Storage), che descrive sistemi di stoccaggio a pressione con sfere e li colloca come possibile complemento alla generazione offshore, ad esempio eolico galleggiante (link a tutti i progetti in basso).
Rispetto a questi, Dongchu-1 va letto come un segnale di avanzamento cinese “industriale” su un tema finora dominato da Europa e mondo universitario. Non è più soltanto un concept, ma un test sperimentale dichiarato in acqua, anche se a profondità molto inferiori rispetto agli scenari offshore profondi su cui si concentra parte della letteratura e dello sviluppo europeo.
Vantaggi potenziali e limiti
Le motivazioni a favore della tecnologia ricorrono sia nelle descrizioni dei vari progetti che in studi come “Renewable Electric Energy Storage Systems by Storage Spheres on the Seabed of Deep Lakes or Oceans”, pubblicato nel 2023 da ricercatori di Università di Francoforte, Saarland, Gießen e Ostfalia (link in basso).
Il primo punto è la pressione crescente su territorio e paesaggio che rende difficile aprire nuovi progetti di pompaggio tradizionale in molte aree: l’opzione sottomarina sposta il problema su vincoli diversi, potenzialmente riducendo conflitti d’uso del suolo.
Altro pro è la modularità. Dall’altro lato, le criticità non sono marginali e spiegano perché la tecnologia resti al momento in fase pre-commerciale.
Lo stesso Fraunhofer lega StEnSea 2.0 alla necessità di capire logistica di installazione, operatività e durabilità nel lungo periodo, cioè esattamente gli aspetti che, in ambiente offshore, possono far deragliare costi e affidabilità.
Anche la questione “sito” è un vincolo: l’istituto elenca criteri di idoneità (profondità, pendenza, distanze da rete e porti, esclusione di geomorfologie sfavorevoli), segnalando che non si tratta di un’opzione replicabile ovunque. Qui sotto una stima dei potenziali in vari paesi, fatta dall’istituto tedesco:
Sul fronte costi, la valutazione tecnica-economica del Fraunhofer parla di valori simili a quelli del pompaggio convenzionale, ma va sottolineato che viene da stime teoriche, non da cantieri commerciali seriali.
Lo studio del 2023 citato sopra riporta a sua volta numeri derivati dal StEnSea: per un esempio a 750 metri di profondità con 120 segmenti, la capacità arriverebbe a circa 2,2 GWh e i costi d’installazione stimati sarebbero dell’ordine di 940 milioni di euro, ossia 430 euro/kWh.
Il significato del test cinese
La notizia su Dongchu-1 racconta soprattutto la transizione “dalla teoria alla pratica” rivendicata da DEC: cicli ripetuti, tenuta e stabilità in acqua, e un primo set di dati per ipotizzare l’aumento di potenza e la scalabilità.
Va sottolineato però che siamo ancora in una fase di test controllato: 65 metri di profondità servono a validare meccanica e controllo di un prototipo, però non equivalgono alle condizioni a 600–800 metri (o oltre), dove i concept offshore puntano a massimizzare l’energia per volume grazie alla pressione molto più alta.
In questo senso, Dongchu-1 è un “proof of engineering” interessante, ma non ancora una dimostrazione del profilo che renderebbe la tecnologia competitiva su larga scala.
