L'idricità e la "SuperGrid" energetica

Cosa ci riserva il nostro futuro per quanto riguarda l'energia?

I combustibili fossili, ormai, sono in esaurimento: sebbene da 40 anni a questa parte si affermi che ci sono risorse per i prossimi 40, prima o poi dovremmo abbandonare il petrolio e i suoi derivati.
Oltre a non essere una fonte inesauribile, infatti, essi sono causa di inquinamento, emettendo grandi quantitativi di anidride carbonica. Ciò porta ad alimentare il cosiddetto effetto serra, che provoca il surriscaldamento del nostro pianeta e quindi l'innalzamento dei mari, i cambiamenti climatici (tra cui il susseguirsi, con maggior frequenza, di fenomeni estremi come gli tsunami) ecc.
Inoltre, i combustibili fossili si trovano solo in pochi paesi (e in particolare sono concentrati nel Medio Oriente, scenario di diversi conflitti) e quindi la maggior parte dei paesi che ne fanno utilizzo sono costretti ad importarli con rilevanti conseguenze economiche (soprattutto l'Italia che ne fa uso abbondante anche per la sola produzione di energia elettrica, al contrario degli altri paesi europei).

Per questi e per altri motivi, si sta cercando di trovare tecnologie alternative all'uso massiccio di combustibili fossili, in particolare per ciò che concerne la produzione di energia elettrica. In particolare si sta guardando verso le fonti rinnovabili e l'energia nucleare, perché non inquinanti.
L'energia nucleare, però, è soggetta alla retrosia della gente, che teme il ripetersi di disastri come quello di Chernobyl, senza sapere, per esempio, che quella centrale non era fornita dei sistemi di sicurezza adeguati (per non dire che, praticamente, non ne aveva). Oggi, una centrale del genere non potrebbe mai esistere.
Le rinnovabili, invece, come l'energia eolica e solare, ad esempio, sono intermittenti, ovvero non possono essere prodotte con continuità e regolarità (il vento è variabile e può essere troppo debole o forte per essere sfruttato dai generatori eolici, per esempio; il sole di notte non c'è e le giornate possono essere più o meno nuvolose ecc). Questo è un grossissimo problema per la rete elettrica che non è stata pensata per questo tipo di generazione. Le fonti rinnovabili di questo tipo non sono adatte alla connessione in rete, perché causerebbero disturbi che si ripercuoterebbero negativamente sulle apparecchiature e sugli impianti particolarmente sensibili, ma potrebbero anche portare al collasso della rete.
Se aggiungiamo il fatto che la rete di trasmissione dell'energia elettrica stessa si trova a dover fronteggiare una richiesta di energia molto maggiore rispetto quella per cui era stata progettata, si può immaginare che si stiano effettuando degli studi per adeguarla al nuovo panorama energetico.

Da alcuni anni si stanno conducendo delle ricerche (ormai divenute attese per i primi prototipi) sul possibile utilizzo dei superconduttori per la trasmissione di elevate potenze di energia elettrica, come probabile base per una nuova rete elettrica.
Anche se questa tecnologia è relativamente nuova (la scoperta fu di Heike Kamerlingh Onhes, nel 1911), è abbastanza conosciuta per rendere il progetto meno lontano di quello che si possa pensare.
Essi permettono di trasferire elevate potenze con un'efficienza quasi perfetta, perché i superconduttori sono dei materiali che perdono la resistenza elettrica al di sotto di un valore di soglia (temperatura critica). In realtà, essi devono essere portati ben al di sotto di questo valore, in quanto bisogna tener conto delle correnti e dei campi elettrici a cui sono sottoposti, ma negli ultimi anni si è trovato un modo "semplice industrialmente" ed economico per renderli molto freddi. Inoltre la scoperta del diboruro di magnesio fa pensare ad un utilizzo concreto di idrogeno come refrigerante.

L'ipotesi di una rete così progettata (la SuperGrid), porterebbe vantaggi su vari fronti.
Il costo di cavi supercoduttori dovrebbe dimostrarsi economicamente vantaggioso per lunghe distanze, quindi essi permetterebbero la dislocazione delle centrali, con un particolare riferimento a quelle nucleari, in zone anche molto lontane dai centri abitati. Ciò comporterebbe un minor problema "sociale" per la loro costruzione, nonché il più semplice posizionamento geografico in base al sito per lo stoccaggio delle scorie radioattive.
I supercoduttori sono in grado si trasportare elevate potenze, quindi per centrali con un grossa potenza installata, sarebbero necessari un numero limitato di cavi, quindi minori infrastrutture, minori perdite e rispetto delle esigenze della nuova società (sia in termini di richiesta di energia sia in termini di spazi). Tra l'altro, le installazioni sono propedeutiche all'interraterramento: minor impatto ambientale, minori rischi per l'esposizione alle intemperie e ad eventuali attacchi terroristici ecc. Questo sarebbe un grosso vantaggio, anche perché lo spazio disponibile per costruire nuove linee aeree, tradizionali, non esiste: avrebbero bisogno di maggiori infrastrutture a parità di energia trasmessa e per ogni linea sono necessari larghi corridoi di terreno per far fronte alle normative legate ai campi elettromagnetici.
La SuperGrid, inoltre, è stata pensata per effettuare collegamenti intercontinentali che garantirebbero energia a tutti, a partire dalle centrali più grosse, e soprattutto una maggior affidabilità della rete. Infatti più carichi sono connessi alla rete, meno questa ha la possibilità di collassare (detto in altre parole, la rete sarebbe in grado di ripristinare il suo assetto inziale dopo un guasto, senza che il guasto stesso si diffonda abbracciando tutta la rete). Un'interconessione del genere consentirebbe anche una miglior gestione dell'intermittenza delle fonti rinnovabili e del diagramma di carico (che rappresenta l'andamento della potenza richiesta, non costante, in funzione del tempo).
L'idrogeno verrebbe prodotto dalle centrali nucleari (sfruttando il calore prodotto dalle reazioni nucleari per la scissione termochimica dell'acqua, usata nei reattori come moderatore, per controllare la reazione stessa), in aggiunta all'energia elettrica, oppure per elettrolisi dalla stessa corrente trasportata nei supercoduttori. Quindi le centrali nucleari stesse, essendo costrette a funzionare a carico costante e massimo (perché, lavorando bene con questa configurazione, sarebbe dipendioso e non conveniente modificarla per seguire le oscillazioni di carico), potrebbero variare la percentuale di elettricità prodotta, impiegando quella non richiesta per la generazione di idrogeno, in modo da essere, nella loro costanza, più flessibili.
Inoltre ci sarebbe la possibilità di passare dal gas all'idrogeno liquido permettendo una sorta di stoccaggio dell'energia in forma chimica.

Sia l'elettricità che l'idrogeno uscirebbero dalla SuperGrid: la nuova rete DC (corrente continua) sarebbe connessa in più punti all'attuale rete in AC (corrente alternata), mentre l'idrogeno potrebbe servire in un panorama dominato dai veicoli ibridi (veicoli che utilizzano benzina, idrogeno, energia elettrica direttamente dalla rete elttrica o ricavata dall'idrogeno).
In sostanza si creerebbe un sistema idrogeno + elettricità (indicato come idricità) che, se la temperatura richiesta per refrigerare i supercoduttori portasse all'utilizzo di nitrogeno liquido al posto dell'idrogeno, si potrebbe comunque scindere.

Tuttavia non esistono ancora i sistemi di sicurezza adeguati per questo tipo di progetto. Manca, per esempio, un dispositivo in grado di fermare la corrente che transiterebbe nei superconduttori, senza danneggiare il normale funzionamento di tutto il resto della rete.
Inoltre manca un adeguato sistema di sicurezza per il trasporto dell'idrogeno, che è esplosivo (se si trova in spazi confinati, altrimenti non sarebbe praticamente possibile), si disperde e si incendia facilmente (ma meno della benzina, per esempio), ma, per esempio, non inquinerebbe terreno e falde acquifere. Sebbene per i veicoli siano già stati adottati dei serbatoi con rivestimenti particolati, in grado di sopportare pressioni notevoli, per i supercoduttori l'interramento potrebbe già di per sé ovviare a questi inconvenienti.
Nel report finale del Workshop del 2004, inoltre, viene sottolineata la necessità di approfondire la conoscenza della conversione DC-AC e del controllo elettronico della SuperGrid che, comunque, non dovrebbero destare particolari problemi.
Certamente è necessario iniziare coi prototipi per stimarne effettivamente i costi. Secondo quanto scritto nell'articolo presentato nell'ultimo numero di le Scienze, è in progetto la costruzione di un supercavo lungo un chilometro, inizialmente con azoto liquido.

La strada, insomma, per questo ambizioso progetto è ancora lunga.
Soprattutto ci si può chiedere se l'idrogeno sarà effettivamente una parte del nostro futuro e che sviluppo avrà il nucleare.

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