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Con vista sulla bellezza aspra delle Highlands scozzesi, Coire Glas, una valle a forma di ferro di cavallo che custodisce un limpido lago di montagna sopra le rive del Loch Lochy, sembra il posto improbabile in cui realizzare un megaprogetto.

In questa località remota, circondata da macchie di pini, una squadra di operai edili dell'impresa Strabag sta scavando un tunnel nella roccia che, nella speranza, potrà ospitare un nuovo, vasto impianto di stoccaggio di energia.

I lavori sul tunnel esplorativo, largo 4 metri e che si estenderà per 1 km nel versante montuoso scozzese, sono iniziati a maggio 2023 e dovrebbero proseguire per gran parte del 2024, mentre lo sviluppatore, la società elettrica SSE, sta definendo i progetti per una gigantesca sala turbine nel profondo della montagna.

SSE afferma che il suo impianto di accumulo idroelettrico a pompaggio a Coire Glas, che alla fine sarà costituito da una diga alta 92 metri e due bacini idrici, collegati da un sistema di tunnel e da una sala turbine, più che raddoppierà la capacità del Regno Unito di immagazzinare elettricità per lunghi periodi.

Bacino idrico di Cruachan con Ben Cruachan dietro. Foto: Adobe Stock

Si sostiene che l'impianto, che impiega una tecnologia in uso da quasi un secolo per immagazzinare l'elettricità generata dalle turbine eoliche offshore della Scozia, potrebbe fornire energia sufficiente ad alimentare tre milioni di case per un massimo di 24 ore.

Certamente, il concetto di Coire Glas è abbastanza semplice: verrà costruita una diga attraverso Coire Glas, formando un bacino idrico superiore. Durante i periodi di bassa domanda di energia o di generazione in eccesso, l'elettricità verrà utilizzata per pompare acqua da Loch Lochy al bacino idrico 500 m più in alto, immagazzinando energia. Quindi, quando la domanda è alta, o un'altra generazione variabile è bassa, l'energia viene rilasciata utilizzando l'acqua per generare energia idroelettrica.

"Coire Glas è un esempio classico", afferma Matt Sykes, direttore di Arup responsabile della gestione dei team di strutture civili e di scavo di gallerie, che è stato coinvolto nella consulenza di SSE per il progetto. "Il progetto non prevede solo lo scavo di una galleria attraverso la montagna, ma anche enormi installazioni sotterranee, tra cui una caverna elettrica che probabilmente sarà di circa 50 m per 30 m per altri 30 m. E poi c'è tutto il cablaggio per far entrare e uscire l'elettricità. E ci sono lavori marini. E tutto questo deve essere fatto con il minimo impatto possibile sull'ambiente, quindi c'è un bel po' di lavoro anche per quello".

Sebbene i ministri scozzesi abbiano approvato l'impianto di accumulo di pompaggio da 1,5 GW nel 2020, SSE afferma di sperare che il governo del Regno Unito si impegni a favore di un meccanismo di stabilizzazione delle entrate prima di avviare i lavori di costruzione principali del progetto.

"Dal punto di vista ingegneristico, Coire Glas è molto impegnativo", afferma Sykes. "Solo per accedere al sito, ci vuole un'ora su un veicolo appositamente modificato. Quindi, qualsiasi appaltatore dovrà pensare a come far arrivare i macchinari, forse due o tre macchine perforatrici per tunnel, lassù. Sarebbe molto costoso trasportare molto cemento in un posto così remoto, quindi costruire la diga è una bella sfida. E poi, il sito si trova sulla faglia del Great Glen, quindi ci sono potenzialmente alcune caratteristiche geologiche che saranno piuttosto impegnative perché la faglia ha alterato la roccia".

Perché è così difficile realizzare un impianto di pompaggio?

Nicholas Burmeister, ingegnere presso la società austriaca ILF Consulting Engineers, che sta lavorando al progetto Coire Glas, aggiunge che anche solo reperire i componenti per un progetto del genere può rivelarsi un vero grattacapo logistico.

"È davvero un'impresa multidisciplinare, solo ottenere i componenti", afferma Burmeister. "Le turbine e le pompe sono enormi. Ci sono solo un numero limitato di fornitori sul mercato. Effettuare un ordine con questi ragazzi è piuttosto complicato. Cercare di trovare il tempo per fargli fare tutta la modellazione numerica e poi costruire modelli fisici delle pompe e delle turbine. Poi devono testarli: hanno solo un certo numero di banchi di prova, quindi hanno ovviamente una produzione limitata nelle loro fabbriche".

"Anche pianificare in quale porto arriveranno quei pezzi di equipaggiamento o come arriveranno al sito può essere una sfida", aggiunge. "Assicurarsi che il porto in cui la nave sta arrivando abbia le gru giuste per sollevare l'equipaggiamento. Bisogna costruire strade o rinforzare i ponti lungo il percorso?"

Sala turbine della centrale elettrica di Cruachan. Foto: Drax

Tuttavia, sfide simili sono state affrontate e superate in passato. A poche miglia di distanza, sulle rive del fiume Awe, la centrale elettrica di Cruachan, che funziona secondo le stesse linee, immagazzina elettricità nelle montagne scozzesi dal 1965. Durante la costruzione negli anni '50, una forza lavoro di 1.300 uomini, noti affettuosamente come Tunnel Tigers, ha utilizzato trapani ad aria compressa portatili per praticare fori nella solida roccia di granito e poi li ha riempiti di gelignite prima di farli esplodere.

Oggi Cruachan può fornire 440MW di energia ed è diventata una destinazione turistica a sé stante, completa di una sala da tè molto quotata. La centrale elettrica di Dinorwig nel parco nazionale di Snowdonia nel Galles settentrionale, aperta nel 1984, può fornire una potenza massima di 1.728MW e ha una capacità di stoccaggio di circa 9,1GWh.

Infatti, il primo impianto di accumulo a pompaggio fu aperto nel 1907 a Engeweiher in Svizzera e oggi l'accumulo a pompaggio è diventato la forma di accumulo di energia più diffusa al mondo. Secondo il Global Energy Storage Database del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, rappresenta il 95% di tutte le installazioni di accumulo tracciate attive in tutto il mondo.

Burmeister afferma che in passato gli impianti di pompaggio venivano costruiti per bilanciare il carico immesso sulla rete elettrica durante i periodi di elevata domanda, ad esempio per far fronte all'aumento di potenza causato quando le persone in tutto il paese guardano lo stesso programma televisivo nello stesso momento e poi accendono il bollitore per farsi una tazza di tè. Tuttavia, dall'avvento dei servizi di streaming, questo è diventato meno preoccupante.

Invece, mentre la produzione di elettricità si sposta dalle centrali a carbone e a gas a quelle solari ed eoliche, le aziende energetiche stanno nuovamente investendo nella costruzione di nuovi progetti di accumulo tramite pompaggio per immagazzinare l'energia generata nelle giornate più ventose e soleggiate, per poi riutilizzarla nei giorni in cui non splende il sole o non soffia il vento.

"Una cosa è costruire carichi e carichi di turbine eoliche offshore. Le vediamo girare e pensiamo tutti che stiano alimentando il bollitore di qualcuno. Ma al momento, la maggior parte di quell'energia non sta effettivamente facendo nulla perché la rete potrebbe avere abbastanza energia", afferma Burmeister. "L'accumulo a pompaggio ti dà la possibilità di immagazzinare energia che altrimenti sarebbe stata sprecata".

Come funziona l'accumulo di energia idroelettrica. Grafica: VectorMine tramite Adobe Stock

A tal fine, dopo una pausa che a volte dura anche 40 anni, le compagnie elettriche di tutto il mondo si stanno affrettando a costruire nuovi impianti di accumulo mediante pompaggio.

Dove saranno costruiti la maggior parte dei nuovi impianti di pompaggio?

Secondo l'Agenzia Internazionale per l'Energia, la capacità di accumulo globale è destinata a crescere del 56%, raggiungendo oltre 270 GW entro il 2026, con la crescita maggiore in India e Cina.

Tra i megaprogetti di accumulo tramite pompaggio attualmente in costruzione figurano la centrale idroelettrica di Kannagawa, nei pressi di Minamiaki in Giappone, che una volta completata nel 2032 dovrebbe avere una capacità installata totale di 2.820 MW; e Snowy Hydro 2.0 nel Nuovo Galles del Sud, in Australia, il cui completamento è previsto per il 2028.

Sykes afferma che l'impennata della domanda di stoccaggio tramite pompaggio è la ragione principale per cui ILF ha firmato un MOU con Arup per lavorare su Coire Glas e fino a 13 altri progetti simili. E, poiché le fonti di energia rinnovabile forniscono una fornitura crescente di energia globale, è probabile che la domanda per tali mega progetti cresca ulteriormente.

"I nuovi schemi di accumulo a pompaggio come Coire Glas sono fondamentali per raggiungere lo zero netto", afferma Sykes. "Al momento, in tutto il mondo, stiamo pagando un sacco di soldi per far spegnere le nostre turbine eoliche quando c'è vento, perché una volta che il vento supera la domanda, non c'è modo di immagazzinare quell'energia. La bellezza dell'accumulo a pompaggio è che si tratta di una tecnologia vecchia di un secolo che ci consente di immagazzinare quell'energia in modo pulito per i momenti in cui ne abbiamo bisogno. Non saremo in grado di raggiungere lo zero netto senza di essa".