Chi segue questo mio blog sa che l'ho sempre inteso come un piccolo strumento di divulgazione di temi tra i più disparati: da argomenti di interesse generale spesso declinati nei ruoli pubblici che ho rivestito a passioni personali che mi andava di condividere. L'obiettivo è sempre stato quello di provare a fornire uno spazio di dibattito che aiutasse a crescere attraverso il confronto.
Con il medesimo spirito ho deciso di dedicare dei post contenenti proposte concrete che potrebbero migliorare la gestione di alcuni ambiti del vivere. E cerco di realizzare questo proposito facendo appello al piccolo bagaglio di esperienze amministrative, professionali, di approfondimento ecc maturato negli anni.
Oggi vorrei affrontare il problema dell'intermittenza dell'energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili e della necessità di accumulo energetico su larga scala in maniera efficiente e sostenibile.
Ritengo che il tema sia di estrema attualità in un Paese in cui si affaccia nuovamente il dibattito sul ritorno al nucleare, giustificato proprio perchè si ritiene insormontabile il suddetto problema di intermittenza nella produzione.
Analizziamo il problema innanzitutto. Anche senza essere addetti ai lavori è facilmente comprensibile come il fotovoltaico produca energia elettrica solo di giorno e l'eolico solo in presenza di vento. Anche l'idroelettrico sconta periodi di mancata produzione in caso di carenza di risorsa idrica sempre più frequente in periodi di siccità persistente come quelli che stiamo vivendo. Questo comporta squilibri tra la produzione di energia elettrica da queste fonti e il loro utilizzo. Spesso si ha un eccesso di produzione in ore della giornata in cui il bisogno è inferiore e un ammanco di energia in momenti in cui servirebbe.
La possibilità di immagazzinare energia in eccesso prodotta quando le rinnovabili producono il proprio picco (orari di maggiore insolazione o con vento forte) e di rilasciarla quando la domanda è alta e la produzione è scarsa sarebbe un fattore decisivo.
Come immagazzinare l'energia, quindi?
La tecnologia a oggi più diffusa consiste nell'uso di batterie al litio ma con grossi limiti: la capacità relativamente limitata, la difficoltà di reperimento del litio (estrazione da miniere di rocce dure o da un processo di evaporazione di acque sotterranee), il tempo di vita relativamente limitato, i costi di smaltimento non rendono a oggi tale tecnologia applicabile su vasta scala. Si pone quindi un interrogativo di fondo. Solo le reazioni elettrochimiche di questo tipo di batterie consentono di immagazzinare energia?
La risposta è no! E la giustificazione sta in uno dei principi fondamentali della Fisica: l'energia non si crea nè si distrugge ma si trasforma.
E in natura esiste un particolare tipo di energia che si chiama potenziale.
Essa è l'energia posseduta da un corpo in virtù della sua posizione nel campo gravitazionale terrestre. In sostanza, un corpo portato ad una determinata altezza acquisisce maggiore energia potenziale; lasciandolo libero di cadere tale energia viene trasformata in energia cinetica legata alla velocità che acquisisce con la caduta.
Attraverso un alternatore l'energia cinetica è poi trasformabile in energia elettrica.
Su questi principi sono basati i primi impianti al mondo di cosiddetto "storage gravitazionale", letteralmente immagazzinamento gravitazionale.
L'impianto prevede di portare a altezze importanti dei pesi attraverso un motore elettrico alimentato dall'energia prodotta da un impianto fotovoltaico/eolico nelle vicinanze in orari in cui la produzione dell'impianto sarebbe in surplus rispetto al prelievo. In momenti della giornata in cui invece il prelievo superasse la produzione tali pesi verrebbero fatti scendere sfruttando la forza di gravità, facendo loro assumere energia cinetica trasformata poi in energia elettrica da un alternatore. Nel suo complesso l'impianto funge da vera e propria batteria gravitazionale.
Dall'analisi tecnica alla proposta operativa.
Alcuni impianti di questo tipo sono stati già messi in funzione e altri sono vicini al collaudo. La proposta ha numerosi vantaggi.
1) Elevata efficienza dell'intero processo pe le tecnologie a pesi: circa l'80%. Un'efficienza simile è garantita solo dalle centrali idroelettriche che, dopotutto, sfruttano il medesimo principio: la massa che viene fatta cadere è quella dell'acqua ma c'è il problema dell'approvvigionamento dei bacini.
2) Vita media dell'impianto molto elevata: i componenti meccanici e i materiali impiegati hanno una vita utile lunga, stimabile in almeno 30-50 anni nonostante le decine di migliaia di cicli di carico/scarico.
3) Materiali impiegati facilmente reperibili ed economici: il processo si basa sull'innalzamento di pesi che possono essere di qualunque materiale. Potenzialmente potrebbero essere anche rifiuti, inerti o similari per avere un peso specifico elevato. Nulla a che vedere con il costo delle batterie al litio, materiale soggetto a vincoli di natura geopolitica e con implicazioni di carattere sociale: l'estrazione avviene spesso in paesi con manodopera anche minorile sfruttata.
4) Manutenzioni poco costose: una volta realizzato l'impianto il costo delle manutenzioni riguarda i componenti meccanici e l'alternatore.
5) Riproducibilità su vasta scala del principio senza consumo di suolo: l'impianto prevede che vi sia un'escursione in altezza significativa. Possono essere sfruttati dislivelli naturali (pendici di rilievi esistenti) o anche cavità che sono state realizzate per estrazione di materiali. Se pensiamo alle decine di cave di ghiaia e sabbia presenti nel bresciano con fondi cava a decine di metri dal piano campagna si potrebbe ipotizzare l'installazione di decine e decine di torri per ogni singolo bacini in secca, con un'attenzione alla mitigazione dell'impatto visivo. Verrebbero in questo modo sottratti bacini anche alle mire di insediamento di nuove discariche. Per quelle località che hanno pozzi di estrazione profondi anche centinaia di metri non visibili in superficie sarebbe possibile insediare impianti di accumulo di notevole portata!
6) Applicazione del principio anche agli edifici: l'impianto può essere realizzato anche come dotazione di edifici a più piani, in alcuni casi integrandolo direttamente nell'ascensore eventualmente già presente. Il principio, dopotutto, è il medesimo: spostare pesi dal basso all'alto e viceversa. Questo garantirebbe una capacità di immagazzinamento potenzialmente elevatissima nei centri abitati, soprattutto quelli con palazzi più alti.
7) Sostenibilità ambientale: non sono previste emissioni di alcun tipo in atmosfera, non sono possibili incendi o esplosioni legate alle reazioni elettrochimiche delle batterie tradizionali, i materiali impiegati sarebbero riciclabili alla fine della vita dell'impianto.
8) Stabilizzazione della rete elettrica nazionale: una implementazione su vasta scala di questa tipologia di impianti permetterebbe di assorbire con notevole flessibilità i picchi di energia prodotti dagli impianti a energie rinnovabili e di rilasciare in rete con relativa velocità quantità di energia notevoli quando la richiesta fosse elevata.
9) Creazione di posti di lavoro in diversi settori: per realizzare questi impianti serve la costruzione di basi di cemento armato su cui ancorare le torri (o opere edilizie complementari per le altre versioni dell'impianto), servono opere di carpenteria metallica e una competenza per i cablaggi elettrici e l'installazione degli alternatori. Si necessiterebbe anche di programmazione di schede elettroniche che comandassero il funzionamento dell'intero impianto in maniera dinamica in base alle condizioni. Insomma, verrebbe a crearsi un circuito virtuoso in grado anche di riconvertire siti di estrazione a fine vita.
La proposta politica
- Ogni Provincia potrebbe censire il numero e le profondità delle cavità naturali e artificiali presenti nel proprio territorio coinvolgendo anche i Comuni territorialmente competenti.
- I comuni potrebbero censire il numero di edifici pubblici e privati aventi almeno tre piani, indicando anche quelli con garage sotto il piano campagna con accessi esterni.
- Create queste anagrafiche andrebbe proposto a livello nazionale un tavolo di concertazione con GRTN (Gestore Rete di Trasmissione Nazionale), società di distribuzione elettrica, Arera ANCI e ministeri competenti.
Questo sarebbe un modo concreto di sfruttare le potenzialità inespresse delle fonti di energia rinnovabile a oggi viste come un problema. La realizzazione di tali impianti potrebbe partire da subito. Non tra trent'anni come accadrebbe, se va bene, per i primi impianti nucleari di IV generazione senza aver la più pallida idea di come risolvere il problema delle scorie prodotte.
Questa è la mia proposta. Per chi volesse approfondire resto a disposizione.
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