Le Hawaii potrebbero riutilizzare lo stoccaggio del carburante di Pearl Harbor per l’idroelettrico pompato?

Durante la seconda guerra mondiale, l’esercito americano aveva un problema, lo stesso che i russi si trovano ad affrontare oggi. Aveva bisogno di quantità assurde di carburante per i suoi sforzi militari, e i serbatoi fuori terra erano obiettivi enormi, fissi, dalla pelle sottile, pieni di materiale infiammabile. Così l’esercito americano iniziò a scavare caverne sotterranee per le scorte di carburante vicino alle basi dove poteva e ad usare la gravità per far scorrere il carburante fino alla base.

Nel 1940, il governo degli Stati Uniti stava guardando i venti di guerra e guardò i serbatoi di carburante a Pearl Harbor e si disse che quella era una debolezza strategica. Dopotutto, gran parte della flotta del Pacifico operava fuori dal porto, e se non potevano rifornire di carburante le navi e gli aerei, allora avevano molto acciaio costoso, non una forza militare. Quindi esaminarono le colline vicine e si stabilirono in un sito a 4 chilometri dal porto. Divenne la struttura di stoccaggio sotterraneo del carburante di Red Hill.

Sito di stoccaggio sotterraneo del carburante di Red Hill a O’ahu per gentile concessione di Google Maps

Hanno applicato alcune tecniche di costruzione innovative, tra cui serbatoi verticali e pozzi espandibili con trasportatori di roccia sul fondo, che hanno consentito loro di costruire la struttura molto più rapidamente rispetto alle tecniche storiche. Tuttavia, non era in tempo per essere pronti per l’attacco giapponese del 1941. L’area di costruzione divenne il luogo di sepoltura di molte delle vittime.

Il carburante scorreva attraverso più tubi per diversi tipi di carburante che correvano lungo un tunnel fino al porto. Una stazione di pompaggio al porto controllava il flusso. L’altitudine ragionevolmente elevata della struttura rispetto al porto ha consentito di caricare il carburante molto rapidamente.

Serbatoi sovrapposti per mostrare la loro posizione presso la struttura di Red Hill. Per gentile concessione dell’EPA

Inizialmente previsto solo per una manciata di caverne sotterranee con spazio di espansione, il sito crebbe rapidamente fino a raggiungere 20 caverne in grado di contenere 250 milioni di galloni, quasi un miliardo di litri, di vari tipi di combustibili liquidi per macchine da guerra.

Alcuni decenni dopo, la preoccupazione non era quella di alimentare una vasta flotta da guerra e di aerei, ma di avvelenare le falde acquifere di O’ahu. Questo è diventato un problema nel 2014, quando il personale operativo è riuscito a versare 27.000 galloni (102.000 litri) di carburante per aerei durante il rifornimento della struttura. Ciò ha portato a una serie di test sul suolo e sulle falde acquifere e, senza sorprese, ha scoperto che decenni di combustibili fossili avevano lasciato livelli elevati di idrocarburi malsani nell’ecosistema. L’acqua potabile è rimasta entro i livelli degli standard sanitari federali e statali.

L’impianto è stato lasciato in funzione e la situazione è tornata alla normalità fino al 2021. Due sversamenti quell’anno. Uno ha avuto un impatto sull’acqua potabile di 93.000 militari e l’altro ha scaricato altri 19.000 litri di carburante per aerei. Un sacco di urla e pianti. Visioni di 250 milioni di galloni di diesel e carburante per aerei che scorrono nell’oceano altrimenti adatto ai turisti. Sierra Club e altri gruppi intervengono dicendo che era ora di chiudere la struttura.

E così, nel 2022, il Segretario alla Difesa Austin diede l’ordine al DOD di staccare la spina. Addio, collina rossa. Ne è seguito un sacco di lavoro. Piani, commenti sui piani, rifiuti di piani, modifica dei piani, inizio dei lavori, ecc. L’esercito prevede di chiudere completamente la struttura entro il 2027, ma di lasciare i serbatoi sul posto per un uso futuro non specificato che non coinvolga carburante o altre sostanze tossiche.

Oggi qualcuno mi ha contattato per chiedermi informazioni su un potenziale utilizzo che aveva ideato, ovvero riutilizzare le caverne per lo stoccaggio idroelettrico mediante pompaggio dell’elettricità. Fino al momento in cui è stata posta la domanda non avevo idea che esistesse la struttura. Venti secondi di lettura suggerivano che era più probabile che il sito fosse un nuovo sito Superfund che richiedeva decenni di bonifica piuttosto che qualcosa da cui si voleva far scorrere l’acqua regolarmente. La mia opinione non è necessariamente cambiata, ma ho continuato ad andare avanti.

La prima domanda che mi sono posto è stata quale fosse l’altezza della testa. Questa è l’altezza tra la superficie dell’acqua in un impianto idroelettrico e le turbine. È importante perché la formula per l’energia derivante dal pompaggio idroelettrico è massa per gravità per altezza. Chilogrammi per 9,8 m/s^2 per metri, perché preferirei finire con misure utili, joule e MWh. L’energia in un impianto idroelettrico con pompaggio varia linearmente con l’altezza, ovviamente, e sebbene la pressione fornita per il carburante sembrasse abbastanza ragionevole, ciò non significa che fosse adatta per l’impianto idroelettrico con pompaggio.

Naturalmente nulla di tutto ciò figurava nella documentazione pubblica che ho potuto trovare sulla struttura. Forse ha qualcosa a che fare con il segreto militare, o forse nessuno pensava che a qualcuno potesse importare. Passiamo a un pratico strumento che fornisce l’elevazione a una latitudine e longitudine specifiche, con quelle fornite da Google Maps. L’altitudine sul livello del mare è risultata essere di 104 metri.

Ma le caverne scavate si trovavano a 30 metri sotto terra. Difficile da bombardare, non lo sai. Quindi l’altezza massima della testa era di soli 74 metri circa. Naturalmente, con 20 serbatoi non collegati, il livello dell’acqua non scende allo stesso modo di un normale serbatoio, che è probabilmente qualcosa che vorresti risolvere con i tunnel trasversali se questo dovesse diventare una cosa. Tuttavia, secondo quanto riferito, i serbatoi sono abbastanza grandi da ospitare un edificio di 20 piani, in altre parole circa 280 piedi o 86 metri.

Chiaramente c’è un problema, perché gli ingegneri non avrebbero costruito il fondo dei serbatoi sotto il livello della base e sotto il livello del mare. La posizione di Google Maps è sotto la linea di cresta, quindi diamo altri 20 metri di altezza della testa in modo che tutti i numeri almeno abbiano un senso. 94 metri di altezza della testa, quindi.

Ma tornando ai serbatoi non collegati, l’altezza della testa diminuisce abbastanza rapidamente. È un serbatoio abbastanza profondo ma stretto e quando un quarto del liquido è sparito, lo è anche un quarto dell’altezza della testa. Per l’accumulo totale di energia, l’altezza media della testa di circa 50 metri è probabilmente quella giusta da utilizzare. (La mancanza di precisione è dovuta alla mancanza di precisione nei dati.)

Abbiamo la massa di circa un miliardo di litri d’acqua, ovvero un miliardo di chilogrammi, perché nel sistema metrico effettivamente utile le principali unità di misura sono intenzionalmente collegate tra loro. La massa moltiplicata per la gravità per l’altezza ci dà un numero molto grande in joule, e quando lo convertiamo in megawattora otteniamo poco meno di 140 MWh di accumulo di elettricità.

Hmmm… non è molto, ma certamente non è una piccola quantità. Come si confronta con il consumo di elettricità delle Hawaii? Ebbene, le isole consumano circa 9.000 GWh all’anno, ovvero circa 25 GWh al giorno. Circa un milione degli 1,4 milioni di hawaiani vive a O’ahu, quindi la maggior parte della domanda sarà lì. Come mostra la mappa sopra, Red Hill è adiacente a Honolulu, anche la città più grande delle isole. Presumibilmente la domanda di O’ahu è di circa 18 GWh al giorno in media, e un impianto idroelettrico con pompaggio di Red Hill ne fornirebbe quasi l’1%. Sarebbe un’aggiunta utile.

Naturalmente, c’è una ruga qui. Ciò presuppone che l’oceano venga utilizzato come serbatoio inferiore. L’utilizzo di corpi idrici esistenti come serbatoi di fondo è una pratica abbastanza standard nell’idropompaggio, con l’impianto del Michigan che utilizza l’omonimo lago e il sito di Red John di Intelligent Land Investment in Scozia progettato per utilizzare Loch Ness.

Ma l’acqua di mare è molto più dannosa per le apparecchiature meccaniche rispetto all’acqua dolce. Molti più minerali, tra cui il sale, è ovvio, che si accumulano sulle cose. E molta più vita microscopica che ama aggrapparsi alle cose per creare un impasto su cui possono crescere cose leggermente più grandi e così via fino ad avere una massa di cirripedi e altri crostacei con alghe dietro le quali puoi vedere vagamente cosa c’era dentro. il primo posto. Non proprio una grande fonte di massa per l’idroelettrico pompato rispetto all’acqua dolce.

A parte questo, c’è la piccola questione dei residui di combustibile fossile nei serbatoi e nei tubi. Quella roba viene filtrata nelle rocce. Sono abbastanza sicuro che quasi tutti gli hawaiani e molte altre persone e l’EPA guarderebbero sfavorevolmente allo scarico regolare dei fanghi peggiori di decenni a Pearl Harbor e nell’Oceano Pacifico. Probabilmente ci sono soluzioni per questo, ma non saranno economiche, facili o probabilmente così veloci come costruire la struttura in primo luogo.

Trasformare Red Hill in Red John Pacific è una buona idea? Probabilmente no, ma è un’idea interessante. Si sta lavorando molto intorno alle miniere di carbone abbandonate con l’intento di riconvertire i siti di estrazione di combustibili fossili in impianti idroelettrici pompati fuori dai fiumi a circuito chiuso, quindi esiste un precedente per una riconversione molto più benevola delle infrastrutture dei combustibili fossili.

Naturalmente, c’è molta topografia alle Hawaii, quindi probabilmente è meglio semplicemente costruire un vero e proprio impianto idroelettrico pompato fuori dal fiume, a circuito chiuso, con altezze della testa molto più elevate e acqua dolce. Ma questo non significa che qualcuno non dovrebbe guardare seriamente a Red Hill e fare qualcosa di più di questi semplici calcoli. 140 MWh di stoccaggio ad alta efficienza vicino a Honolulu che riutilizza le infrastrutture esistenti non sono qualcosa che dovrebbe essere ignorato a priori.