“Il sistema energetico è un sistema termodinamico, non un sistema economico.” – Vaclav Smil, 2017. Questa affermazione, pur non essendo una legge fisica, funge da promemoria: ogni flusso energetico implica una dissipazione inevitabile. Il caso di studio che segue illustra questo principio applicato allo stoccaggio di energia idroelettrica.
Il ciclo dell’acqua e l’entropia
L’articolo del 1 febbraio 2026 su CleanTechnica descrive un nuovo sistema di stoccaggio idroelettrico a pompaggio (PHES) che elimina la necessità di montagne, utilizzando invece pendenze dolci e serbatoi a quote inferiori. Il principio di funzionamento è semplice: l’energia in eccesso (proveniente da fonti rinnovabili intermittenti) viene utilizzata per pompare acqua da un serbatoio inferiore a uno superiore, immagazzinando energia potenziale gravitazionale. Quando la domanda di energia aumenta, l’acqua viene rilasciata, azionando turbine per generare elettricità. Il vantaggio dichiarato è la riduzione dei costi e dell’impatto ambientale rispetto ai tradizionali sistemi PHES che richiedono la costruzione di dighe e bacini ad alta quota. Tuttavia, questo vantaggio si ottiene a costo di un aumento della quantità di acqua necessaria e, di conseguenza, dell’energia spesa per sollevarla. La densità energetica di un sistema PHES è direttamente proporzionale alla differenza di altezza tra i due serbatoi. Riducendo questa differenza, si riduce l’efficienza complessiva del sistema. Il sistema descritto necessita di una superficie più ampia per compensare la minore differenza di altezza, aumentando i costi di costruzione e l’impatto ambientale legato all’occupazione del suolo. La quantità di energia necessaria per pompare un metro cubo d’acqua a 100 metri di altezza è di circa 9.81 kJ. Per un sistema a bassa quota, l’energia richiesta per sollevare lo stesso volume d’acqua è inferiore, ma la quantità di acqua necessaria per immagazzinare una determinata quantità di energia è significativamente maggiore.
L’attrito del reale: efficienza vs. fattibilità
La narrazione dominante (Stream B) enfatizza l’innovazione tecnologica come soluzione ai problemi energetici. L’articolo di CleanTechnica presenta il sistema PHES a bassa quota come un passo avanti verso un futuro energetico sostenibile. Tuttavia, l’analisi fisica (Stream A) rivela un compromesso fondamentale: la riduzione dei costi ambientali e di costruzione si traduce in una minore efficienza energetica. Questo è un esempio del paradosso di Jevons: l’aumento dell’efficienza nell’uso di una risorsa può portare a un aumento del suo consumo complessivo. In questo caso, un sistema PHES più efficiente potrebbe incentivare un maggiore utilizzo dell’energia rinnovabile intermittente, aumentando la domanda di stoccaggio e, di conseguenza, l’impatto ambientale complessivo. Inoltre, la costruzione di nuovi bacini, anche a bassa quota, richiede l’utilizzo di materiali da costruzione (cemento, acciaio) la cui produzione è ad alta intensità energetica e associata a emissioni di gas serra. La quantità di energia incorporata nella costruzione di un sistema PHES a bassa quota potrebbe essere significativa, riducendo ulteriormente il suo vantaggio ambientale. La disponibilità di acqua è un altro fattore critico. I sistemi PHES richiedono una quantità considerevole di acqua, e la sua disponibilità può essere limitata in alcune regioni, soprattutto in periodi di siccità. L’utilizzo di acqua per lo stoccaggio energetico può competere con altri usi essenziali, come l’agricoltura e il consumo umano.
Soglia di irreversibilità: il costo dell’immagazzinamento
La fattibilità economica di un sistema PHES a bassa quota dipende da una serie di fattori, tra cui il costo dell’energia, il costo dei materiali da costruzione, la disponibilità di acqua e la durata del sistema. Man mano che i costi dell’energia aumentano, lo stoccaggio energetico diventa più prezioso. Tuttavia, se i costi di costruzione e manutenzione di un sistema PHES a bassa quota superano i benefici economici derivanti dallo stoccaggio dell’energia, il sistema diventerà insostenibile. La soglia di irreversibilità si raggiunge quando il costo totale del ciclo di vita del sistema (compresi i costi di costruzione, manutenzione e smantellamento) supera il valore dell’energia immagazzinata. Questo punto critico è influenzato dalla topografia locale, dalla geologia del sottosuolo e dalla disponibilità di risorse idriche. La dipendenza da materiali rari e costosi per la costruzione delle turbine e dei sistemi di pompaggio rappresenta un ulteriore fattore di rischio.
Il vincolo idrologico
Lo stoccaggio di energia, in ultima analisi, è un problema di gestione dell’entropia. Ogni sistema di stoccaggio introduce perdite e richiede un input energetico per mantenere l’ordine. Nel caso del PHES a bassa quota, il vincolo principale è la disponibilità di acqua e il costo energetico per sollevarla. La promessa di un sistema più accessibile e meno invasivo si scontra con la realtà fisica della gravità e della termodinamica.
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