"Super Griglie" al salvataggio: Sfruttare il sole e il vento contro gli uragani dei Caraibi

I ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) hanno sviluppato un modello per sostenere l'elettricità nei Caraibi durante gli uragani, esplorando le "super reti". Questi sistemi di rete interconnessi mirano a compensare l'impatto della riduzione dell'energia solare durante le tempeste, migliorando l'affidabilità e la resilienza energetica.

Quando gli uragani minacciano le coste tropicali, le "super reti" potrebbero venire in soccorso. Le isole caraibiche si stanno allontanando dall'importazione di costosi combustibili fossili, sfruttando l'abbondanza di sole e vento per generare elettricità. Tuttavia, i frequenti uragani possono ridurre significativamente la produzione di energia solare. I ricercatori dell'ORNL hanno sviluppato un metodo di modellazione completo per prevedere meglio il calo della produzione di elettricità quando le nuvole temporalesche oscurano i pannelli solari. Il team ha esplorato i modi per compensare queste perdite di energia con le super-grid, un insieme di reti interconnesse che permettono all'elettricità di fluire attraverso catene di isole o tra continenti.

Il ricercatore Rodney Itiki ha sottolineato che questa pianificazione delle infrastrutture è fondamentale per mantenere un accesso equo all'elettricità nei 12 Paesi insulari dei Caraibi e nei territori statunitensi come Porto Rico e le Isole Vergini americane. Questi abitanti delle isole, storicamente poco serviti, non possono evacuare facilmente dai numerosi uragani che colpiscono i Caraibi ogni anno. La perdita di energia solare durante gli uragani è destinata a diventare sempre più importante su isole come Porto Rico, che ha l'obiettivo di convertirsi all'energia interamente rinnovabile entro il 2050.

Il modello di Itiki può essere utilizzato per comprendere l'impatto delle nubi provocate dagli uragani su qualsiasi sistema elettrico. In questo studio, Itiki e il suo team di esperti in integrazione di rete, energie rinnovabili e metodi di calcolo avanzati hanno utilizzato il suo algoritmo per esplorare diversi approcci di connessione alla rete. Hanno modellato il modo in cui ogni approccio avrebbe influenzato la disponibilità di elettricità, analizzando come un grande uragano avrebbe ridotto l'energia di impianti solari noti, percorrendo 10 possibili percorsi nell'arco di 10-14 giorni.

"Questo è uno dei principali contributi della ricerca, perché quando progettiamo il sistema elettrico dobbiamo considerare tutti i casi possibili, soprattutto lo scenario peggiore", ha detto Itiki, ricercatore associato post-dottorato presso il gruppo Power Systems Resilience dell'ORNL.

I ricercatori hanno utilizzato simulazioni per capire la disponibilità di energia durante gli uragani se le reti elettriche fossero collegate tramite cavi ad alta tensione sul fondo dell'oceano. Per capire se queste super reti sarebbero in grado di bilanciare il flusso di energia tra le regioni, il team ha modellato quattro diverse combinazioni: una rete statunitense indipendente; una super rete caraibica indipendente che collega tutte le isole; una super rete tra Stati Uniti e Caraibi; e una super rete che collega Stati Uniti, isole caraibiche e Sud America.

La configurazione più grande della super rete comprendeva 90 impianti fotovoltaici all'interno del corridoio degli uragani, oltre a parchi solari in luoghi come la California e il Brasile che non sono interessati da questi uragani. Il modello ha mostrato che alcuni impianti solari hanno perso fino all'88% della loro capacità di generazione per due giorni mentre erano ombreggiati dalle nuvole dell'uragano.

I ricercatori hanno scoperto che la super rete tra Stati Uniti e Caraibi è quella che aumenta di più l'affidabilità dell'energia. La super rete autonoma dei Caraibi si è rivelata meno utile, in parte perché le traiettorie degli uragani si allineano tipicamente con la catena di isole. L'aggiunta sudamericana non ha ridotto significativamente le variazioni di potenza perché il continente ha pochi impianti solari. Tuttavia, potrebbe garantire la sicurezza energetica come fonte di alimentazione alternativa nel caso in cui le isole si scollegassero l'una dall'altra o dal sistema statunitense.

Da studente universitario, Itiki è stato incuriosito dal successo del collegamento sottomarino tra le reti elettriche del Regno Unito e della Germania. Ha studiato i potenziali benefici di connessioni simili fino a quando un disastro naturale del 2017 ha ristretto la sua attenzione geografica.

"Subito dopo che l'uragano Maria ha colpito Porto Rico, ho iniziato a pensare di interconnettere Porto Rico con la Florida", ha detto Itiki. Maria ha lasciato alcuni portoricani senza elettricità per quasi un anno, il più lungo blackout nella storia degli Stati Uniti.

Inizialmente Itiki si è concentrato sull'energia eolica durante gli uragani. Ha studiato come una super rete tra Stati Uniti e Caraibi potesse ridurre i cali di potenza causati dagli uragani che danneggiano le turbine eoliche portoricane. Dopo aver migliorato la tecnologia delle turbine per renderle più resistenti, ha esaminato come condividere l'energia eolica prodotta dagli uragani tra i Caraibi, gli Stati Uniti e il Sud America.

Successivamente, Itiki intende combinare i suoi algoritmi solari ed eolici per determinare come le super reti potrebbero migliorare l'affidabilità energetica sia nei Caraibi che nel continente. Ad esempio, durante un grave evento meteorologico negli Stati Uniti, la rete dei Caraibi potrebbe fornire energia supplementare agli Stati Uniti?