Accumulare energia sul fondo del mare / Accumulating energy at the bottom of the sea

Accumulare energia sul fondo del mare / Accumulating energy at the bottom of the sea

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Fra le tecnologie nel campo delle rinnovabili si fanno strada vari progetti che utilizzano i fondali marini come serbatoi di accumulo di elettricità.

Si chiama Ocean Battery ed è stata progettata dalla startup Ocean Grazer, spin-off dell’Università olandese di Groningen. Si tratta di una batteria sottomarina per le energie rinnovabili che ha fatto il suo debutto mediatico al Ces 2022 di Las Vegas, uno dei più importanti eventi mondiali dedicati all’innovazione tecnologica. L'idea punta a risolvere direttamente alcuni dei principali problemi che frenano l’utilizzo delle energie rinnovabili, come per esempio una produzione non costante nel tempo a causa delle condizioni meteorologiche. 

Accumulare sott’acqua

 

Nell’ambito della transizione energetica, i progetti sulle energie rinnovabili offshore si stanno moltiplicando con la necessità di soluzioni di accumulo specifiche, integrabili direttamente negli impianti o appunto situate sui fondali marini. Ocean Battery, infatti, altro non è che un sistema di accumulo pensato specificatamente per impianti fotovoltaici o eolici in mare. Il funzionamento, non a caso, ricorda quello delle centrali idroelettriche a pompaggio, che sfruttano acqua e gravità.

L’idea degli sviluppatori è quella di raccogliere l’energia generata dal vento per poi immetterla in rete solo nel momento in cui c’è una maggiore richiesta di elettricità. In questo modo, si può bilanciare domanda e offerta e gestire il flusso attraverso la smart-grid. Il serbatoio sul fondale marino, infatti, può contenere fino a 20 milioni di litri di acqua immagazzinata a bassa pressione. Una singola Ocean Battery, poi, dovrebbe avere una capacità di 10 MWh, e può durare circa 20 anni.  

Ma come funziona? Il serbatoio è collegato con un sistema di pompe a una camera d’aria superiore. L’elettricità generata da turbine eoliche o pannelli fotovoltaici galleggianti verrebbe utilizzata per pompare l’acqua dal serbatoio alla camera e rilasciarla quando necessario tramite una spinta della pressione dell’acqua oceanica sopra la camera che, azionando le turbine, produce altra elettricità. Il sistema può così trasformare le piattaforme offshore in veri e propri generatori. 

Combustibili fossili, addio 

Ma Ocean Battery è solo l’ultimo progetto in ordine cronologico che vuole cambiare il panorama delle fonti rinnovabili sfruttando i fondali degli oceani. Flasc, uno spin-off dell'Università di Malta, ha sviluppato un sistema che utilizza elettricità prodotta da fonti rinnovabili per pompare acqua in una camera che contiene aria sotto pressione, che può quindi far girare una turbina idraulica per generare energia. Anche la tecnologia Flasc può essere utilizzata per convertire la fornitura intermittente di energia rinnovabile in un'uscita graduale.

Un’installazione Falsc, si legge sul sito del progetto, è progettata per oltre 25 anni di funzionamento continuo nelle condizioni operative più difficili e si adatta anche ad acque poco profonde. La capacità di accumulo di energia, invece, aumenta rapidamente con volume e pressione ed è ideale per forme di realizzazione che richiedono capacità di accumulo superiori a 10 MWh.

Un'altra iniziativa, invece, risale a qualche anno fa e si chiama StEnSea (Stored energy in the sea): l'idea è quella di utilizzare sfere cave di cemento sotto la pressione dell'oceano come sistema di accumulo per immagazzinare quantità significative di energia elettrica offshore. Dopo una fase di ricerca e sviluppo il modello è stato testato in Germania nel novembre 2016. Durante l’ultimo Expo 2020 a Dubai, StEnSea è stata fra le tecnologie tedesche presentate: se installata lungo le coste dell'Europa, del Giappone e degli Stati Uniti, hanno spiegato i ricercatori, questa tecnologia potrebbe fornire fino a mille volte la capacità di stoccaggio a terra. 

Nodi da sciogliere

Guardando al domani, se da un lato queste tecnologie accelerano lo sviluppo delle rinnovabili – che vedono comunque un aumento del 42% nell’ultimo decennio negli Usa e il superamento di quelle fossili in Europa – dall’altro non si possono non considerare alcune criticità come il costo. I sistemi di accumulo che coinvolgono un tipo di batteria di questo genere sono infatti molto costosi e, inoltre, possono presentare il rischio di perdite o contaminazione in un ambiente oceanico. 

Secondo l'amministratore delegato di Ocean Grazer, Frits Bliek, il progetto non ha bisogno di alcuna manutenzione e, anzi, può "migliorare la vita marina", senza deturpare i territori o distruggere gli habitat. La batteria, inoltre, non richiede minerali rari per essere costruita. Tuttavia, ci vorranno ancora molti anni all'implementazione di questi sistemi all'interno della rete elettrica. Ocean Battery inizia comunque il suo cammino: una batteria verrà installata nei mari dei Paesi Bassi nel 2023, mentre entro il 2025 si punta ad avere un sistema offshore completo con batterie di questo tipo.

ENGLISH

Among the technologies in the field of renewables, various projects are making their way that use the seabed as storage tanks for electricity.

It's called Ocean Battery and was designed by the startup Ocean Grazer, a spin-off from the Dutch University of Groningen. It is an underwater battery for renewable energy that made its media debut at Ces 2022 in Las Vegas, one of the most important world events dedicated to technological innovation. The idea aims to directly solve some of the main problems that hinder the use of renewable energy, such as, for example, a production that is not constant over time due to weather conditions.

Accumulate underwater

As part of the energy transition, offshore renewable energy projects are multiplying with the need for specific storage solutions, which can be integrated directly into plants or located on the seabed. Ocean Battery, in fact, is nothing more than a storage system designed specifically for photovoltaic or wind power plants at sea. Not surprisingly, the operation recalls that of pumped hydroelectric plants, which exploit water and gravity.

The idea of ​​the developers is to collect the energy generated by the wind and then feed it into the grid only when there is a greater demand for electricity. In this way, it is possible to balance supply and demand and manage the flow through the smart-grid. The tank on the seabed, in fact, can hold up to 20 million liters of water stored at low pressure. A single Ocean Battery, then, should have a capacity of 10 MWh, and can last around 20 years.

But how does it work? The tank is connected with a pump system to an upper air chamber. The electricity generated by wind turbines or floating photovoltaic panels would be used to pump water from the tank to the chamber and release it when necessary by pushing the ocean water pressure above the chamber which, by operating the turbines, produces more electricity. The system can thus transform the offshore platforms into real generators.

Fossil fuels, goodbye

But Ocean Battery is only the latest project in chronological order that wants to change the landscape of renewable sources by exploiting the depths of the oceans. Flasc, a spin-off from the University of Malta, has developed a system that uses electricity produced from renewable sources to pump water into a chamber that contains pressurized air, which can then spin a hydraulic turbine to generate energy. Flasc technology can also be used to convert intermittent renewable energy supply into a gradual output.

A Falsc installation, we read on the project website, is designed for over 25 years of continuous operation in the most difficult operating conditions and is also suitable for shallow water. The energy storage capacity, on the other hand, increases rapidly with volume and pressure and is ideal for embodiments that require storage capacities greater than 10 MWh.

Another initiative, however, dates back to a few years ago and is called StEnSea (Stored energy in the sea): the idea is to use hollow concrete spheres under the pressure of the ocean as an accumulation system to store significant quantities of offshore electricity. After a phase of research and development, the model was tested in Germany in November 2016. During the last Expo 2020 in Dubai, StEnSea was among the German technologies presented: if installed along the coasts of Europe, Japan and the States United, the researchers explained, this technology could provide up to a thousand times the storage capacity on land.

Knots to untie

Looking to the future, if on the one hand these technologies accelerate the development of renewables - which in any case have seen an increase of 42% in the last decade in the USA and the overcoming of fossil ones in Europe - on the other, some critical issues cannot be ignored, such as the cost. Storage systems involving such a type of battery are in fact very expensive and, moreover, can present the risk of leakage or contamination in an ocean environment.

According to Ocean Grazer CEO Frits Bliek, the project is maintenance-free and can "improve marine life" without disfiguring territories or destroying habitats. The battery also does not require rare minerals to build. However, it will still take many years to implement these systems within the power grid. Ocean Battery however begins its journey: a battery will be installed in the seas of the Netherlands in 2023, while by 2025 the aim is to have a complete offshore system with batteries of this type.

Da:

https://www.wired.it/article/energia-mare-offshore/?uID=982a2e5e6c23a465c198026873f12240316e62e0ca4466acaa7c428e30ee2fc5&utm_brand=wi&utm_campaign=daily&utm_mailing=WI_NEWS_Daily%202022-01-31&utm_medium=email&utm_source=news&utm_term=WI_NEWS_Daily