Gli impianti idro-ibridi potrebbero offrire una soluzione efficace, ottimizzando l’uso dell’acqua, migliorando l’efficienza energetica e la stabilità della rete. Il tutto senza richiedere costosi aggiornamenti infrastrutturali.
Ecco perché Venkat Durvasulu e Hill Balliet, ingegneri dei sistemi energetici presso l’Idaho National Laboratory (INL), hanno sviluppato Hydro + Storage Sizing, uno strumento online innovativo che consente agli utenti una stima della redditività di diverse dimensioni di batterie integrate con centrali idroelettriche.
L’importanza dei sistemi di accumulo per le rinnovabili
Le batterie su larga scala stanno rapidamente emergendo come una tecnologia primaria nel settore energetico, soprattutto quando combinate con fonti rinnovabili. Questi sistemi di accumulo consentono di immagazzinare l’elettricità prodotta in eccesso durante i periodi di alta produzione e bassa domanda, per poi rilasciarla quando la domanda aumenta. Una capacità, quella di bilanciare l’offerta energetica, che potrebbe trasformare radicalmente il modo in cui sfruttiamo l’energia verde, migliorando l’affidabilità e la stabilità delle reti elettriche.
Ma quando si parla di rinnovabili e batterie, il pensiero corre subito ad eolico e fotovoltaico. In realtà come fanno notare i due ricercatori esistono opportunità e proposte di valore associate all’ibridazione con batteria delle risorse idroelettriche. Soprattutto nel caso di piccoli impianti ad acqua fluente realizzati convertendo dighe non elettriche.
Gli impianti idro-ibridi accoppiati a batterie su scala industriale
Secondo Hill Balliet, ingegnere dei sistemi energetici presso l’Idaho National Laboratory (INL), l’utilizzo delle batterie non solo riduce i costi di manutenzione, ma aumenta anche la produzione complessiva e consentono l’accesso a incentivi fiscali.
Nonostante l’interesse dei produttori di energia rinnovabile per gli idro-ibridi, esiste ancora una scarsa comprensione dei loro benefici e della redditività, il che ha spinto Durvasulu e il suo team a esaminare più a fondo questo tema.
Le sfide delle centrali idroelettriche
L’integrazione di batterie nelle centrali idroelettriche in impianti noti come idro-ibridi, che combinano l’idroelettrico con batterie su scala industriale, potrebbe offrire numerosi vantaggi.
Connessione alla rete elettrica
Un concetto fondamentale nella gestione delle centrali idroelettriche ibride è legato alla differenza tra la quantità di energia che una centrale elettrica produce e la capacità massima di energia che può essere immessa nella rete elettrica tramite la sua connessione. Gestire una centrale idroelettrica all’interno di questi margini è cruciale. Se la produzione di energia supera la capacità di connessione alla rete, possono sorgere problemi operativi che rendono necessarie costose modifiche alle infrastrutture per incrementare tale capacità.
Le batterie giocano un ruolo chiave in questo contesto. Durante i periodi in cui la produzione di energia è alta e la rete è già vicina alla sua capacità massima, le batterie possono immagazzinare l’energia in eccesso, in modo da evitare che l’energia venga sprecata o che la centrale debba ridurre la produzione.
Impatti ambientali
Tuttavia, l’utilizzo delle batterie nelle centrali idroelettriche deve rispettare le esigenze ambientali e sociali delle comunità a valle. I fiumi rappresentano risorse vitali non solo per la produzione energetica, ma anche per il sostegno di popolazioni, fauna selvatica e agricoltura. Come afferma Durvasulu, “Le agenzie federali devono garantire che l’ecologia del fiume sia preservata. Senza una corretta gestione, le centrali idroelettriche possono alterare la qualità dell’acqua, influenzando negativamente l’ecosistema”.
Gli operatori idroelettrici affrontano costi significativi per gestire questi impatti, spesso pari al 5-10% dei costi complessivi dell’elettricità.
Mancanza di modelli di ricerca
Un altro ostacolo significativo alla diffusione degli idro-ibridi è la mancanza di modelli di ricerca che tengano conto dei benefici economici indiretti, come la riduzione dei costi di manutenzione, la stabilità della rete e i crediti di carbonio.
La soluzione proposta dal team dell’Idaho National Laboratory (INL)
Per affrontare questo problema, Durvasulu e il suo team hanno sviluppato Hydro + Storage Sizing, uno strumento online che permette agli utenti di valutare la redditività utilizzando diverse configurazioni di batterie, considerando i costi evitati.
Secondo Balliet, l’adozione di questo tipo di strumenti potrebbe creare nuove opportunità di lavoro, migliorare la gestione delle risorse idriche e aumentare i profitti per gli operatori idroelettrici, contribuendo a una transizione energetica più sostenibile.
La ricerca è stata pubblicata su Renewable and Sustainable Energy Reviews (2024). DOI: 10.1016/j.rser.2024.114673