Impianti idroelettrici e accumulo di energia

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Idroelettrico
di Nicoletta Gentile

La produzione di energia elettrica a partire da fonte idrica è una tecnologia matura, che contempla diverse tipologie di impianti: a bacino (o serbatoio), a pompaggio e ad acqua fluente.

Gli impianti a bacino sono comunemente utilizzati per la produzione di potenze superiori ai 10 MW. Questi impianti non necessitano di un corso d’acqua perché sfruttano invasi creati artificialmente attraverso sbarramenti e dighe. Le grandi opere ingegneristiche necessarie per la loro realizzazione hanno un forte impatto ambientale. Si tratta di impianti ad elevata flessibilità, perché è possibile azionarli o modificarne il flusso in pochi minuti, adeguando la produzione al fabbisogno del momento. Per questo vengono considerati dei “serbatoi di energia” utili a coprire il carico dei periodi di maggior richiesta.

Gli impianti a pompaggio prevedono un bacino di accumulazione inferiore ed uno superiore. Nelle fasce orarie di minor carico, sfruttando il basso costo dell’energia, l’acqua viene pompata da valle al bacino superiore. Essa può essere utilizzata successivamente per la produzione di energia nelle ore diurne di picco, ottenendo un prezzo di vendita elevato grazie alla forte domanda.

Gli impianti ad acqua fluente sfruttano invece corsi d’acqua (naturali e artificiali) ed hanno scarsa possibilità di accumulo e di regolazione del flusso. L’impatto ambientale risulta inferiore rispetto ai bacini. Il dislivello sfruttato (“salto”) è molto inferiore rispetto ai bacini, giungendo nel caso del mini-idroelettrico anche a pochi metri. La produzione di elettricità dipende dalla portata sfruttabile del fiume ed è quindi soggetta a stagionalità.

Il servizio energetico reso dagli impianti idroelettrici che prevedono capacità di accumulo (impianti a pompaggio) è dunque duplice, e contempla sia la sola produzione energetica, sia servizi legati alla gestione della rete elettrica. Gli impianti a pompaggio rappresentano una tecnologia per l’energy storage tecnologicamente matura ed efficiente, utilizzata in tutto il mondo con funzioni di:

- integrazione delle fonti rinnovabili intermittenti;

- time-shift di energia, con importanti effetti di peak-shaving;

- gestione delle congestioni e differimento degli investimenti di rete;

- riaccensione del sistema elettrico.

Sebbene le tecnologie per l’energy storage siano in costante evoluzione e la ricerca in questo ambito stia esplorando e sperimentando soluzioni diverse, il pompaggio rappresenta nel mondo la quasi totalità della capacità di accumulo installata (il 98% nel 2010). In Italia gli impianti a pompaggio censiti da TERNA sono 22, per una potenza lorda complessiva di 7.669 MW. Lo sviluppo della capacità di energy storage rappresenta un passaggio fondamentale per lo sviluppo delle energie rinnovabili. L’Italia è infatti caratterizzata da una capacità di generazione da fonte rinnovabile cresciuta molto velocemente negli ultimi anni, ma presenta anche difficoltà di assorbimento in rete dell’energia prodotta soprattutto da fonte eolica e fotovoltaica. La scelta del legislatore italiano circa il soggetto in capo al quale attribuire le prerogative di progettazione, realizzazione e gestione dei sistemi di accumulo di energia elettrica differenzia tra impianti di pompaggio e dispositivi di accumulo diffuso mediante batterie. Mentre lo sviluppo e connessione alla rete delle batterie elettrochimiche è appannaggio esclusivo a TERNA (che sta conducendo alcuni progetti pilota per una capacità complessiva di 51 MW), il settore degli impianti a pompaggio resta aperto agli operatori di mercato attraverso un meccanismo di gara.

Principio di funzionamento di una centrale idroelettrica a pompaggio

fonte: UniCredit, "Rapporto infrastrutture", dicembre 2013