Dighe rurali accoppiate e super pozzi come batterie alternative

L’Australia ha ancora una grande industria agricola (tra le miniere, cioè), e tutte queste proprietà hanno dighe per l’irrigazione dei raccolti e per abbeverare il bestiame. Intorno alle varie dighe c’è molto spazio. E se queste dighe potessero essere utilizzate per generare e immagazzinare elettricità? Pannelli solari galleggianti per ridurre l’evaporazione e dighe accoppiate potrebbero fornire energia per far funzionare la fattoria o addirittura essere fornita alle città rurali. Potrebbero essere batterie alternative. (Correlati: L’idropompaggio è la risposta?)

Usare l’energia dell’acqua che cade è un concetto antico. È ciò che alimentava i lanifici dello Yorkshire dove mia nonna lavorava dall’età di 12 anni agli inizi del 1900. Gli stagni del mulino e le gigantesche ruote idrauliche sono ancora lì, anche se non funzionano più. In quest’epoca di rapidi cambiamenti climatici, la buona notizia è che stiamo trovando nuovi usi per la vecchia tecnologia.

Il dottor Nicholas Gilmore, docente di ingegneria meccanica e manifatturiera presso l’Università del Nuovo Galles del Sud, ha deciso di ricercare le possibilità di utilizzare dighe rurali accoppiate. Potete leggere la scheda tecnica qui. Il titolo è accattivante: “Valutazione su scala continentale dello stoccaggio di energia idroelettrica micropompata utilizzando bacini agricoli”. Il dottor Gilmore è un ingegnere che studia i futuri sistemi energetici.

Anche se il costo relativo sarà il fattore decisivo, il sito ideale sarebbe una diga doppia, non troppo distante tra loro (500 metri è stata giudicata la più pratica), con un dislivello relativo che crei una pendenza di almeno il 17%. Anche l’abbinamento con un fiume sarebbe vantaggioso, ma la maggior parte dei fiumi interni australiani non hanno un flusso costante. L’acqua avrebbe bisogno dell’opportunità di fluire a valle per azionare una turbina, quindi dovrebbe essere disponibile energia in eccesso (probabilmente dal sole durante il giorno) per pompare nuovamente l’acqua per lo stoccaggio.

Il gruppo di ricerca ha stabilito che le dighe dovrebbero essere abbastanza grandi da immagazzinare 24 kWh quando sono piene al 70%. Le immagini satellitari hanno individuato circa 30.000 coppie idonee con una media di 30 kWh di accumulo energetico. Ci sono molte possibilità, molte delle quali dovrebbero rivelarsi praticabili. Alcune di queste coppie potrebbero oltrepassare i confini delle proprietà richiedendo qualche negoziazione, ma potrebbero comunque rivelarsi più economiche rispetto alla costruzione di nuove dighe, all’installazione di batterie di grandi dimensioni o al trasporto di diesel per i generatori.

Sulla base dei dati prodotti da un gruppo di ricerca belga, il dottor Gilmore e i suoi colleghi hanno generato le loro stime dei costi e hanno scoperto che un sistema generatore a pompa singola è competitivo con le batterie.

Il design su misura utilizzato dai belgi utilizza un unico tubo che corre tra i due corpi idrici e utilizza anche una pompa per spostare l’acqua in salita. La stessa pompa funge da generatore quando funziona in retromarcia. Può fornire circa 17 kilowattora di elettricità dalla sua capacità d’acqua di 625 metri cubi. Si stima che questo singolo generatore a pompa costi meno delle batterie al litio per kWh.

“Come ogni nuova tecnologia, è in un certo senso inefficiente, quindi ha la possibilità di migliorare in futuro. Stiamo mettendo insieme pompe provenienti da altre applicazioni e facendole funzionare al contrario per generare energia”, afferma il dott. Gilmore. Gli agricoltori australiani innovativi risolvono i problemi da molto tempo manipolando la giuria e arrangiandosi. Sarà fantastico vederli condurre la propria sperimentazione e ricerca in fattoria con questa idea.

“Mentre le batterie domestiche sono migliori per fornire energia immediata o dispacciabile e possono fornire carichi più elevati, i sistemi micro-PHEV hanno i loro punti di forza”, ha affermato il dottor Gilmore. “Il vantaggio è che puoi immagazzinare tantissima energia [compared with batteries]. Ti consente di prolungare l’uso della tua energia solare per periodi più lunghi.”

Per la sicurezza nelle aziende agricole in un’Australia soggetta a siccità, gli agricoltori potrebbero comunque voler mantenere i loro motori diesel come riserva.

Anche l’Università Nazionale Australiana di Canberra sta studiando l’idropompaggio come batteria alternativa, ma si stanno concentrando sui “Super Pits”. Il professore emerito Andrew Blakers dell’ANU College of Engineering, Computing and Cybernetics elenca la generazione e lo stoccaggio di energia elettrica come una delle sue aree di competenza. In un articolo recente, ci dice: “L’ANU sta ora lavorando per espandere questo lavoro ad un’indagine sulle aree dismesse. L’obiettivo è quello di esaminare le vicinanze dei bacini idrici esistenti e dei pozzi minerari per scoprire se esiste un possibile sito di giacimento corrispondente che potrebbe essere utilizzato per formare una buona coppia idroelettrica di pompaggio”.

Il team dell’ANU sta mappando potenziali siti per la costruzione di bacini idrici accoppiati in tutta l’Australia (e nel mondo), con un minimo di 2 gigawattora di stoccaggio. Guarda la mappa interattiva qui. Alcuni siti possono immagazzinare più di 500 GWh. Si tratta di una cifra più grande di Snowy 2.0, che veniva pubblicizzato come in grado di fornire energia sufficiente per 3 milioni di case. Di questo passo, lo spazio di stoccaggio sarebbe sufficiente a soddisfare il fabbisogno dell’Australia 300 volte. Tutte queste opzioni significano che è possibile scegliere i migliori siti: “Il che è davvero positivo perché puoi essere estremamente esigente”, ha detto il professor Blakers.

I vecchi pozzi minerari possono essere convertiti in serbatoi per l’idropompaggio. L’Australia ne ha moltissimi. Un buon esempio è il progetto idroelettrico di stoccaggio con pompaggio Kidston da 250 MW situato nell’estremo nord del Queensland. Guarda il video qui.

Secondo il Revisione finanziaria australiana“il fatto che il progetto Kidston abbia impiegato un decennio per raggiungere il completamento e richieda ingenti finanziamenti da parte dei contribuenti è anche un ammonimento per altri progetti idroelettrici di pompaggio in cantiere”.

Lo racconta l’amministratore delegato di Genex Power, James Harding AFR: “Questo progetto soddisfa tutte le aspettative. Bella struttura rocciosa [granodiorite] che i tunneller adorano. E i serbatoi sono così vicini. È un sito molto compatto. Abbiamo dimostrato che è possibile farlo. Questo è uno dei vantaggi nel realizzare progetti: puoi imparare da essi e le persone possono credere che sia possibile realizzarli”.

Il professor Blakers ha messo gli occhi su un’altra miniera d’oro: “C’è una proposta sensazionale per utilizzare il Kalgoorlie Super Pit [in Western Australia] quando smettono di cercarvi l’oro. Sarebbe un sito fantastico perché è una fossa gratuita con un volume enorme. [And] ci sono alcuni siti davvero buoni nel Pilbara.”

Mentre l’Australia passa dai combustibili fossili alle energie rinnovabili, lo stoccaggio dell’energia è stato identificato dall’Australian Energy Market Operator (AEMO) come la necessità più urgente. Potremmo avere solo un decennio per farlo bene. Le Nazioni Unite e le notizie quotidiane ci dicono che il cambiamento climatico sta progredendo rapidamente e sta diventando sempre più mortale, come dimostrano le inondazioni in Libia e gli incendi nelle isole greche.

L’AEMO ci dice che solo in Australia la capacità di stoccaggio dell’energia dovrà essere aumentata di 17 volte nei prossimi 27 anni. Ha identificato l’idroelettrico di pompaggio su larga scala come una strategia necessaria per aiutare a stabilizzare la rete. Lo stoccaggio dell’energia idroelettrica tramite micropompaggio, come proposto dal team del dottor Gilmore, aiuterà gli abitanti delle zone rurali australiane a ridurre le emissioni e a fornire energia verde alle loro proprietà, ma non avrà un ruolo nello stoccaggio in rete. Ogni piccola cosa aiuta. “… Penso che la sicurezza sia importante. Le persone vogliono avere la sensazione di disporre di un’alimentazione elettrica affidabile”, aggiunge il dott. Gilmore.

Anche le famiglie suburbane cercano sicurezza installando non solo pannelli solari ma anche sistemi di backup con batterie. Ne ho uno: sta caricando la mia Tesla dall’energia solare sul tetto mentre scrivo.

Il costo del gasolio e del suo trasporto verso le proprietà rurali continua ad aumentare nonostante i sussidi governativi (circa il 10%). Ciò potrebbe spingere i proprietari di proprietà rurali a cercare batterie alternative per alimentare le loro attività. L’uso di superpozzi per impianti idroelettrici di pompaggio alimenterà l’industria e alimenterà la rete. Grandi o piccoli, abbiamo bisogno di tutte le opzioni sul tavolo mentre passiamo dai combustibili fossili alle energie rinnovabili.