Il rinnovabile

Di Matthew Hutson

La parola tedesca Dunkelflaute significa "depressione oscura". Raffredda i cuori degli ingegneri delle energie rinnovabili, che lo usano per riferirsi alle pause quando i pannelli solari e le turbine eoliche sono ostacolati dalle nuvole, dalla notte o dall’aria ferma. In una giornata luminosa e senza nuvole, un parco solare può generare quantità prodigiose di elettricità; quando c'è raffica, le turbine eoliche danno vita ai quartieri. Ma di notte le celle solari fanno ben poco, e in aria calma le turbine restano inutili. Queste fonti di energia rinnovabile smettono di rinnovarsi finché il tempo, o il pianeta, non cambia.

La stasi oscura rende difficile per una rete elettrica fare affidamento totalmente sulle energie rinnovabili. Le società elettriche devono pianificare non solo i singoli temporali o le notti senza vento, ma anche le Dunkelflaute che si estendono per giorni o più. L’anno scorso, l’Europa ha vissuto una “siccità dovuta al vento” durata settimane, e nel 2006 le Hawaii hanno sopportato sei settimane di giorni di pioggia consecutivi. Su scala più piccola, le fabbriche, i data center e le comunità remote che vogliono passare all’energia completamente rinnovabile devono colmare le lacune. La Germania sta disattivando le sue centrali nucleari e sta lavorando duramente per abbracciare le energie rinnovabili, ma, a causa del problema dell’”intermittenza” nella sua fornitura di energia rinnovabile, rimane dipendente dai combustibili fossili, compreso il gas russo importato.

La soluzione ovvia sono le batterie. La varietà più diffusa è chiamata agli ioni di litio, o Li-ion, dal processo chimico che la fa funzionare. Tali batterie alimentano qualsiasi cosa, dai telefoni cellulari ai veicoli elettrici; sono relativamente economici da produrre e stanno diventando sempre più economici. Ma i modelli tipici esauriscono l’energia immagazzinata dopo solo tre o quattro ore di potenza massima e, come sa ogni possessore di iPhone, la loro capacità diminuisce, a poco a poco, ad ogni ricarica. È costoso raccogliere abbastanza batterie per coprire scariche più lunghe. E le batterie possono prendere fuoco: i siti in Corea del Sud hanno preso fuoco dozzine di volte negli ultimi anni.

Venkat Srinivasan, uno scienziato che dirige l'Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS), presso l'Argonne National Laboratory, nell'Illinois, mi ha detto che uno dei maggiori problemi con le batterie agli ioni di litio è la loro catena di approvvigionamento. Le batterie dipendono dal litio e dal cobalto. Nel 2020, circa il settanta per cento del cobalto mondiale proveniva dalla Repubblica Democratica del Congo. "Se non avremo diversità, saremo nei guai", ha detto Srinivasan. Qualsiasi interruzione della catena di approvvigionamento può influire fortemente sui prezzi e sulla disponibilità. Inoltre, per estrarre i metalli sono necessarie molta acqua ed energia, il che può causare danni ambientali, e alcune operazioni di estrazione del cobalto comportano il lavoro minorile. Gli esperti dubitano che i prezzi degli ioni di litio scenderanno di oltre il 30% al di sotto dei livelli attuali senza significativi progressi tecnologici: un calo che è ancora troppo piccolo, secondo il Dipartimento dell’Energia. Dobbiamo espandere la nostra capacità; secondo una stima, entro il 2040 avremo bisogno di almeno cento volte più stoccaggio se vogliamo passare in gran parte alle energie rinnovabili ed evitare la catastrofe climatica. Potremmo in qualche modo trovare modi puliti e affidabili per estrarre, distribuire e riciclare gli ingredienti per le batterie agli ioni di litio. Eppure ciò sembra improbabile. Anche se di solito pensiamo all'energia rinnovabile in termini di fonti, come le turbine eoliche e i pannelli solari, questa è solo metà del quadro. Idealmente, abbineremmo l’energia rinnovabile allo stoccaggio rinnovabile.

Abbiamo già un tipo di stoccaggio dell’energia rinnovabile: più del novanta per cento della capacità mondiale di stoccaggio dell’energia è in serbatoi, come parte di una tecnologia straordinaria ma sconosciuta chiamata energia idroelettrica a pompaggio. Tra le altre cose, l'"idroelettrico con pompaggio" viene utilizzato per attenuare i picchi di domanda di elettricità. I motori pompano l'acqua in salita da un fiume o da un bacino idrico a un bacino idrico più alto; quando l'acqua viene rilasciata a valle, fa girare una turbina, generando nuovamente energia. Un impianto idroelettrico è come una gigantesca batteria permanente, caricata quando l'acqua viene pompata in salita e scaricata mentre scorre verso il basso. Le strutture possono essere maestose: la Bath County Pumped Storage Station, in Virginia, è costituita da due vasti laghi, distanti circa un quarto di miglio in elevazione, tra pendii coperti di alberi; nei periodi di forte domanda, tredici milioni di litri d'acqua possono fluire ogni minuto attraverso il sistema, che fornisce energia a centinaia di migliaia di case. Alcuni paesi stanno espandendo l’uso dell’idropompaggio, ma la costruzione di nuovi impianti negli Stati Uniti ha raggiunto il picco decenni fa. La giusta geografia è difficile da trovare, i permessi sono difficili da ottenere e la costruzione è lenta e costosa. È aperta la caccia a nuovi approcci allo stoccaggio dell’energia.