Come rivitalizzare le miniere abbandonate nell’era del declino (si spera veloce) dell’industria del carbone? Un team di ricerca cinese ha recentemente proposto di trasformare queste miniere in centrali idroelettriche. Diventerebbero un nuovo tipo di impianto di generazione di energia da abbinare alla crescita di solare ed eolico.
Secondo l’analisi di Chongqing University e Shaanxi Investment, in Cina ci sono attualmente 3.868 miniere abbandonate che possono subire tale trasformazione. Il pozzo di queste miniere di carbone (la “torre” usata per l’estrazione dei minerali) può essere ulteriormente utilizzato per diventare un serbatoio alternativo per la centrale idroelettrica. Come? Con un sistema nato nel dopoguerra e mai sufficientemente sfruttato: il pompaggio idroelettrico.
Da miniere ad idroelettrico “a livelli”
L’impianto di pompaggio idroelettrico è diviso in livelli superiori e inferiori. Funzionano con il travaso dell’acqua tra questi livelli, posti a quote diverse. Durante i periodi di bassa domanda si utilizza energia a basso costo, fornita dalla rete, per pompare l’acqua dal serbatoio inferiore dei pozzi delle miniere a quello superiore. Nei periodi di picco della domanda, invece, (quando i prezzi sono più alti) l’acqua viene rilasciata attraverso le turbine per produrre energia che viene messa sul mercato. Il bilancio energetico è negativo, perché è più l’energia spesa di quella che si produce. Ma il processo conviene comunque. Perché? La pompa viene azionata quando l’energia a basso costo (di notte o, si spera, nei periodi di esubero da superproduzione dovuta a eolico e fotovoltaico). Il dislivello ideale tra il serbatoio superiore e quello inferiore è di 100 m.
Il team sottolinea che la capacità di stoccaggio dell’acqua non dipende solo dallo spazio delle miniere, ma deve anche considerare la porosità e la permeabilità del suolo e delle rocce. Il design del sistema sviluppato dal team comprende anche un pozzo di ventilazione a 2 m sopra il livello dell’acqua più alto, per consentire un migliore flusso d’aria durante il pompaggio e il riempimento dell’acqua.
Serve attenzione
Come indicato dal modello di simulazione, la riconversione delle miniere abbandonate in centrali idropompate può garantire un’efficienza media dell’82,8% entro un anno. La densità di energia è stimata invece in 2,82 kW·h/m3 .
I ricercatori ritengono che, sebbene la particolare soluzione sia fattibile per quanto riguarda la tecnologia, l’ambiente delle miniere deve essere studiato bene. Il pericolo è che l’acqua acida corroda le piante e il suolo, rilasciando ioni metallici e metalli pesanti che danneggerebbero la struttura sotterranea e la falda acquifera. Occhio!
Il design del sistema è descritto nello studio Underground Hydro-Pumped Energy Storage Using Coal Mine Goafs: System Performance Analysis and a Case Study for China, recentemente pubblicato su Frontiers in Earth Science .
