ACCUMULARE ENERGIA ELETTRICA, UN PROBLEMA DI DIFFICILE SOLUZIONE CUI DEVONO CONTRIBUIRE TUTTI I SETTORI, ANCHE QUELLO ACQUEDOTTISTICO 

Uno dei problemi di cui la società si preoccupa da sempre è produrre un bene quando esso serve. Questo principio è tanto più valido se si tratta di energia elettrica in quanto quella prodotta fuori tempo utile non offre nessun beneficio stante l’enorme difficoltà di poterla accumulare e conservare per poi utilizzarla al momento opportuno. E’ soprattutto negli impianti eolici o solari che si hanno lunghi periodi di produzione di corrente elettrica in esubero rispetto al fabbisogno e che pertanto resta inutilizzata.

Le possibilità di accumulare grandi quantitativi di energia elettrica sono molto poche. Sono in corso ricerche che a tutt’oggi sono approdate a risultati molto scarsi. Le soluzioni in normale uso presentano in molti casi delle particolarità che ne limitano molto l’uso. Ne riporto alcuni esempi.
Gli accumulatori normalmente usati per gli autoveicoli come pure quelli similari di nuova concezione hanno capacità molto ridotte e quindi un impiego marginale nel settore qui trattato. Si sono sperimentati accumulatori basati su grandi serbatoi per aria compressa ma sono risultati poco convenienti per le rilevanti perdite dovute alla dispersione in calore che si forma nella compressione dell’aria ad altissima pressione. Gli esperimenti dell’uso dell’idrogeno sembrano naufragati a causa dell’alto costo di produzione dell’idrogeno stesso. Si può affermare che il solo modo che sta dando da decenni buoni risultati sia quello degli impianti idroelettrici reversibili cioè aventi due bacini che consentono sia produrre corrente elettrica sfruttando il salto idraulico presente tra i due laghi sia di compiere il lavoro opposto e cioè utilizzare la corrente elettrica in esubero nella rete per ripompare l’acqua da quello inferiore al lago superiore dove essa riacquista la sua energia potenziale. Risulta però quasi impossibile costruire nuovi impianti idroelettrici reversibili come quello descritto per ragioni ambientali e di indisponibilità di luoghi atti allo scopo.
In conclusione si può ribadire come non si intravedano metodi concreti per poter accumulare il grande esubero energetico che si verifica sovente e tale circostanza spinge la ricerca verso soluzioni le più disparate. E’ questa la ragione per cui in questa nota si descrive una possibilità offerta dal sistema acquedottistico.

Schema installazione serbatoio idropneumatico. Cliccare per ingrandire
Schema installazione serbatoio idropneumatico.
Cliccare per ingrandire

Uno dei manufatti acquedottistici, per la verità molto poco utilizzati, che si presterebbe molto bene allo scopo è il serbatoio idropneumatico che consiste in un grande contenitore di acqua potabile e al tempo stesso di aria compressa. La sua particolarità, visibile  nell’articolo “Il serbatorio idropneumatico”, è data dal cuscinetto di aria compressa che, aumentando di pressione man mano che il serbatoio viene riempito d’acqua, consente poi di restituire, sempre in pressione, l’acqua prima invasata. E’ questa possibilità che lo differenzia dai comuni serbatoi nei quali l’acqua, venuta a contatto con l’atmosfera, perde tutta la pressione che aveva all’interno delle tubazioni.
Quando nella rete elettrica fosse presente energia comunque prodotta  in sovrappiù rispetto al fabbisogno del momento, la si potrebbe utilizzare per riempire i citati grandi serbatoi idropneumatici effettuando indirettamente l’accumulo di energia cercato.


serbidr2pset2003 (5)In dettaglio la proposta qui avanzata è la seguente. Scelta un’area prossima ad un grande acquedotto costruire nel sottosuolo una galleria che potrebbe ad esempio avere un diametro di 12 m ed una lunghezza di un Km cui corrisponde una cubatura totale utile di ben mezzo milione di mc per cui si può considerare di accumulare 400000 mc di acqua con un cuscinetto superiore in pressione della cubatura dei rimanenti 100000 mc ad un valore massimo di pressione pari a 8 bar. Il funzionamento corrente potrebbe così delinearsi. Nel serbatoio, inizialmente vuoto ma con tutta l’aria contenuta precedentemente compressa fino a 2 bar, immettere, utilizzando ovviamente la corrente di esubero,  piano piano un totale massimo di 400000 di acqua con una pressione che va aumentando dai 2 bar iniziali per arrivare progressivamente a circa 8 bar a fine riempimento. ( vedi grafico delle pressioni qui a fianco = curva n.2 ) Supponendo di avere a disposizione una pompa a velocità variabile avente una portata media di 1000 l/sec (un mc al secondo) e prevalenza variabile da 2 a 8 bar occorrono circa 110 ore di pompaggio distribuito in periodi successivi in funzione della effettiva disponibilità di energia elettrica esuberante e di acqua e quindi un impiego ed un accumulo di circa 50000 KWh all’occorrenza ricuperabili sfruttando  la stessa acqua accumulata ad una pressione che varia da 8 bar a serbatoio pieno per arrivare a due bar a fine sfruttamento secondo due diverse opzioni: alimentazione in diretta della rete dell’acquedotto oppure produzione di corrente elettrica. Nel primo caso una parte del carico va perduta perchè occorre distruggerne una certa quantità onde abbassare via via la pressione tramite apposite valvole di regolazione  fino a portarla continuamente al valore richiesto dal a rete acquedottistica. Nel secondo caso vengono installate a valle del serbatoio idropneumatico delle turbine con inverter con le quali è possibile in qualsiasi momento ricreare, fatte salve le normali perdite di rendimento, la corrente prima accumulata nel mentre l’acqua in uscita dalle turbine, essendo stata privata della pressione, deve esser immessa nei normali serbatoi dell’acquedotto . Importante rilevare come l’acqua adoperata nell’operazione di accumulo energetico non va dispersa ma ritorna sempre in circolo rimettendola direttamente nella rete idropotabile nel primo caso,  e rientrando nel normale servizio acquedottistico, come fosse una normale fonte, nel secondo. Ovviamente il dimensionamento generale delle oppere di accumulo varia a seconda delle possibilità locali sia di acqua che di corrente elettrica da accumulare

Cap4.1Fig3
La gigantesca fresa usata in diverse parti del mondo per la costruzione di gallerie

Il serbatoio di accumulo sarà bene mantenerlo sempre parzialmente vuoto per consentire il recupero dell’energia di esubero man mano che se ne presenta la necessità. Il massimo svuotamento del serbatoio ha luogo durante i periodi di  mancata produzione elettrica da parte dei pannelli solari o delle pale eoliche nel mentre nessun accumulo viene ovviamente fatto quando la corrente prodotta dai gestori degli impianti eolici o solari ha una sua possibilità di utilizzazione  contemporanea per esempio per essere totalmente assorbita dalla rete Enel essendo chiaro che il riempimento del serbatoio idropneumatico deve aver luogo interamente tramite la corrente di esubero da accumulare.
Per quanto riguarda l’utilizzo potabile sono da rilevare due aspetti interessanti. In primo luogo la gestione dell’acquedotto ricaverebbe un’economia energetica dall’utilizzazione dell’energia elettrica a basso prezzo come quella in argomento. In secondo luogo l’acquedotto potrebbe godere di un consistente volume d’acqa potabile in pressione sempre disponibile  per effettuare la compensazione delle portate d’acqua, coprire le punte di consumo e costituire una importantissima riserva atta a fronteggiare eventuali difficoltà.
In conclusione qualora il sistema di accumulo di energia elettrica qui proposto fosse adottato con appropriato dimensionamento  da molti acquedotti italiani si potrebbe effettuare complessivamente una rilevante azione di accumulo di energia elettrica molto importante per la regolarizzazione dell’elevatissimo numero di produttori di energia elettrica attualmente operanti ed anche di quelli che in futuro si aggiungeranno senz’altro in gran quantità, offrendo al tempo stesso notevoli vantaggi anche al servizio idropotabile.

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