Stoccaggio stagionale di pompaggio idroelettrico (SPHS), una tecnologia già consolidata ma poco utilizzata, potrebbe essere una soluzione economica e sostenibile per immagazzinare energia e acqua su scala annuale, secondo una nuova ricerca IIASA pubblicata sulla rivista Comunicazioni sulla natura . Rispetto ad altre soluzioni di archiviazione mature, come il gas naturale, lo studio mostra che esiste un potenziale considerevole per SPHS per fornire costi di stoccaggio dell'energia altamente competitivi.

"I settori energetici della maggior parte dei paesi stanno attraversando una transizione verso le fonti energetiche rinnovabili, in particolare la generazione eolica e solare, " dice il postdoc IIASA Julian Hunt, l'autore principale dello studio. "Queste fonti sono intermittenti e hanno variazioni stagionali, quindi hanno bisogno di alternative di stoccaggio per garantire che la domanda possa essere soddisfatta in qualsiasi momento. Sono in corso soluzioni di accumulo di energia a breve termine con batterie per risolvere i problemi di intermittenza, però, l'alternativa per lo stoccaggio di energia a lungo termine che di solito è considerata per risolvere le variazioni stagionali nella produzione di energia elettrica è l'idrogeno, che non è ancora economicamente competitivo".

Stoccaggio stagionale di energia idroelettrica con pompaggio significa pompare acqua in un serbatoio di stoccaggio profondo, costruito parallelamente a un grande fiume, durante i periodi di alta portata d'acqua o di bassa richiesta di energia. Quando l'acqua scarseggia o la domanda di energia aumenta, l'acqua immagazzinata viene quindi rilasciata dal serbatoio per generare elettricità.

Il nuovo studio è il primo a fornire un'analisi globale, analisi ad alta risoluzione delle potenzialità e dei costi della tecnologia SPHS. Nella loro analisi, i ricercatori hanno valutato il potenziale globale teorico per immagazzinare energia e acqua stagionalmente con SPHS, concentrandosi sulle location con il maggior potenziale e il minor costo. Hanno anche analizzato diversi scenari in cui lo stoccaggio di energia e acqua con SPHS potrebbe essere una valida alternativa. Lo studio ha incluso topografici, rete fluviale e dati idrologici, stima dei costi delle infrastrutture, e ottimizzazione del progetto, per identificare siti candidati tecnicamente fattibili.

Il nuovo studio mostra che i costi di stoccaggio dell'acqua con gli impianti SPHS variano da 0,007 a 0,2 US$/m3, i costi di stoccaggio dell'energia a lungo termine variano da 1,8 a 50 US$/MWh e i costi di stoccaggio dell'energia a breve termine variano da 370 a 600 US$/KW di capacità di generazione di energia installata, considerando la diga, tunnel, turbina, Generatore, scavo, e costi del terreno. Il potenziale mondiale stimato di stoccaggio di energia al di sotto di un costo di 50 $/MWh è 17,3 PWh, che rappresenta circa il 79% del consumo mondiale di elettricità nel 2017.

I ricercatori hanno scoperto che esiste un potenziale significativo per SPHS in tutto il mondo, in particolare nella parte bassa dell'Himalaya, Ande, Alpi, Montagne Rocciose, parte settentrionale del Medio Oriente, altopiani etiopi, altopiani brasiliani, America Centrale, Asia orientale, Papua Nuova Guinea, il Sayano, catene montuose di Yablonoi e Stanovoy in Russia, così come una serie di altre località con un potenziale minore.

"Le preoccupazioni circa l'intermittenza e la stagionalità dell'eolico e del solare possono essere valide, ma a volte sono anche esagerati, " dice il ricercatore IIASA Edward Byers, un coautore dello studio. "Questo studio dimostra che esiste un potenziale estremamente elevato per l'utilizzo di SPHS in gran parte del mondo, fornendo una pronta disponibilità, una soluzione economica e sostenibile per sostenere la transizione verso sistemi energetici sostenibili e superare gli ostacoli reali e percepiti a quote elevate di generazione rinnovabile."

Lo studio affronta anche alcune delle potenziali preoccupazioni ambientali legate all'energia idroelettrica. Poiché i serbatoi SPHS sono profondi e costruiti parallelamente a, piuttosto che nel corso di un fiume, gli impatti sull'ambiente e sull'uso del suolo possono essere anche da 10 a 50 volte inferiori rispetto alle centrali idroelettriche tradizionali.

Hunt dice, "Con la necessità di una transizione verso un mondo più sostenibile con minori emissioni di CO2, le energie rinnovabili e lo stoccaggio di energia svolgeranno un ruolo importante nel prossimo futuro. Dato il vasto potenziale non sfruttato ed economico di SPHS, svolgerà presto un ruolo importante nell'immagazzinare energia e acqua su base annua".