Rinnovabili, la soluzione all’accumulo può venire dalla forza di gravità

I test di Gravitricity ed Energy Vault dimostrano che una soluzione per l’accumulo dell’energia prodotta in eccesso dalle fonti rinnovabili è a portata di mano. E gli investitori guardano al settore con interesse crescente

Uno dei principali problemi che la tecnologia è chiamata a risolvere in questo momento storico è come accumulare l’energia prodotta in eccesso dalle fonti rinnovabili per fare in modo che le forniture non si interrompano, senza ricorrere all’utilizzo di combustibili fossili, quando – ad esempio – non ci sono sole o vento. Le risposte che gli addetti ai lavori propongono a questo quesito sono diverse, ma su alcune di queste in particolare – quelle più promettenti – si stanno concentrando gli sforzi del mondo della ricerca. E il mondo degli investitori guarda con interesse a cosa sta succedendo per individuare la soluzione “vincente”, che sarà in grado di farsi largo in un mercato estremamente promettente.

Le possibilità in campo

La scelta più tradizionale, quella che ha prevalso finora, prima che si facessero strada gli obiettivi di decarbonizzazione su scala globale, è quella di produrre energia da combustibili fossili quando non è possibile utilizzare le fonti rinnovabili. Ma nell’epoca storica della transizione energetica questa eventualità è da abbandonare prima di tutto per la salute del Pianeta, per assicurare alla Terra un futuro sostenibile.

Hanno così iniziato a farsi strada in epoche più recenti altre tecnologie. Alcune si basano sull’utilizzo di batterie: queste consentirebbero infatti di accumulare – seppure con alcuni limiti – l’energia prodotta in accesso attraverso le fonti rinnovabili per poi poterla utilizzare al momento del bisogno, quando cioè non c’è il sole e non è possibile l’autoconsumo da fotovoltaico, e quando non c’è il vento e non è possibile l’autoconsumo dell’energia prodotta dagli impianti eolici.

Ma anche le batterie hanno alcune controindicazioni, a partire dai costi alti per passare all’autonomia, che di solito non va oltre alcune ore. E così, mentre nell’ultimo periodo ha iniziato a farsi strada anche l’idrogeno verde, alcuni ricercatori hanno deciso di non puntare sulla chimica delle batterie per risolvere il dilemma dell’accumulo, ma sulla fisica, e più in particolare sull’utilizzo della forza di gravità. Vediamo come.

La forza di gravità e lo stoccaggio dell’energia

Il principio su cui si basano le tecnologie per l’accumulo che fanno affidamento sulla forza di gravità è apparentemente semplice: quando c’è abbondanza di energia verde, il surplus può essere utilizzato per portare un grande peso a un’altezza predeterminata. Così, quando l’energia prodotta da fonti rinnovabili sarà meno abbondante facendo cadere il peso che si era sollevato si potrà alimentare un generatore di energia.

Proprio su questo principio si basa il pompaggio idroelettrico, che oggi rappresenta più del 90% dell’accumulo di energia ad alta capacità su scala globale, e che è particolarmente diffuso negli Stati Uniti. Nello specifico, con le “batterie ad acqua” a essere trasportata in alto grazie a un sistema di pompaggio, utilizzando ad esempio le pendici di una montagna,  sono proprio grandi quantità di acqua, che poi viene rispedita verso terra nel percorso inverso attraverso turbine che generano energia elettrica.

La controindicazione di questo genere di tecnologia, però, è che necessita di requisiti molto stringenti dal punto di vista della conformazione del terreno, che deve essere particolarmente ripido e con disponibilità abbondante di acqua, oltre al fatto che si tratta di progetti particolarmente costosi.

Il progetto di Gravitricity

Per superare i problemi del pompaggio idroelettrico la startup di Edimburgo Gravitricity ha ideato un sistema diverso, che fa a meno dell’acqua: si tratta in sostanza di una torre alta 15 metri, per quale i primi test sono stati già effettuati nei mesi scorsi, che invece di “sollevare” l’acqua solleva un peso, un grande blocco di ferro da 50 tonnellate. Una volta sollevato, il peso genererà energia quando, collegato a un sistema di generatori, verrà fatto ricadere verso terra. Questa prima sperimentazione di dimensioni ridotte ha prodotto:

250kW di potenza istantanea, quanto basterebbe ad alimentare 750 abitazioni.

La startup ha condotto studi anche per monitorare l’affidabilità del sistema e prolungarne il più possibile il ciclo di vita, in modo da rendere più conveniente la generazione d’energia:

“Il sistema è progettato in modo da poter sostituire facilmente i singoli componenti invece di sostituire l’intero sistema per tutta la sua durata – spiega alla Bbc Jill Macpherson, senior engineer di Gravitricity – Quindi c’è la possibilità di avere una vita operativa di decenni”.

Una volta testata l’idea, i ricercatori di Gravitricity hanno deciso di sviluppare ancora l’idea, puntando sul contenimento dell’impatto ambientale e paesaggistico: in sostanza, invece di sviluppare torri all’aperto hanno deciso di applicare il sistema che fa affidamento alla forza di gravità per produrre energia in luoghi chiusi e invisibili all’occhio umano, come le miniere in disuso.

Per questo hanno effettuato un censimento di tutte quelle che avrebbero potuto essere utili allo scopo nel Regno Unito, Europa dell’Est, Sudafrica e Cile, che potrebbero ospitare impianti che nelle loro dimensioni standard saranno profondi oltre 300 metri, di cui sono già allo studio i primi prototipi. E nel caso che le miniere in disuso non si rivelassero adatte per problemi di sicurezza, la startup è pronta anche a creare dei pozzi ad hoc per ospitare i propri accumulatori.

Gli impianti di Energy Vault

Non tutti gli innovatori, tuttavia, vedono i meriti di una soluzione sotto la superficie. In una valle della Svizzera meridionale, il sorprendente prototipo in acciaio e cemento di Energy Vault, un altro leader nel settore delle batterie a gravità, si erge per oltre 20 piani. Quando la fornitura di energia verde supera la domanda, una delle diverse gru controllate dall’intelligenza artificiale solleva verso l’alto una coppia di blocchi da 30 tonnellate. Quando la domanda supera l’offerta, i blocchi tornano giù, generando energia sufficiente per migliaia di case.    

“Pensate a un magazzino di ascensori energetici – spiega alla Bbc l’Ad Robert Piconi – Quando arriva l’elettricità pulita, i blocchi, fatti di materiale riciclato, salgono, e quando la rete ha bisogno di rifornimento, tornano giù, per una capacità di stoccaggio di 100MWh, utili ad alimentare 25.000 abitazioni per un giorno”.