I mari e gli oceani rappresentano un’importante risorsa per le energie rinnovabili. Le principali fonti di energia marina da cui è possibile estrarre energia sono il moto ondoso, le correnti, le maree, il gradiente di salinità e il gradiente di temperatura.
Il moto ondoso è un movimento del mare causato dal vento che spinge sulla superficie dell’acqua, trasmettendogli la sua energia e facendo compiere al fluido dei movimenti circolari. Si classifica secondo una scala che va da 1, mare calmo, fino a 10, che indica una violenta tempesta con onde alte oltre i 13 metri. L’energia del moto ondoso è una fonte di energia alternativa che consiste nello sfruttamento dell’energia cinetica contenuta nel moto ondoso.
TIPOLOGIE DI IMPIANTI
Esistono diversi modi per sfruttare l’energia del moto ondoso e trasformarla in energia elettrica, e sono tutti basati su determinati principi fisici:
- Salto idrico: l’acqua viene fatta passare attraverso canali di larghezze progressivamente minori e le onde, aumentando di volta in volta la loro altezza, riescono a riempire un bacino situato ad una quota superiore rispetto al livello del mare. Il deflusso dell’acqua raccolta e il passaggio attraverso turbine idrauliche permette la generazione di energia elettrica. Questo principio è denominato anche focalizzazione delle onde. Una centrale di questo tipo, di ingombro orizzontale di circa 250 metri, ha la potenzialità di produrre fino a 7 MW di potenza.
Foto di Christoffer Engstrom
- Generatore a colonna d’acqua oscillante (Owc): L’impianto a colonna d’acqua oscillante (Owc, Oscillating water column) è il più diffuso. L’impianto raccoglie l’acqua all’interno di una struttura cava (può essere una struttura in calcestruzzo ma anche la naturale conformazione delle coste rocciose) mentre il movimento delle onde fa in modo che il livello dell’acqua nella struttura continui ad alzarsi ed abbassarsi, mettendo in moto una colonna d’aria che sta al di sopra della superficie dell’acqua. In questo modo l’aria viene continuamente spinta fuori dalla cima della struttura azionando una turbina posta sull’uscita. La tecnologia Owc costituisce oggi la soluzione più economica per produrre energia elettrica dal moto ondoso e il range di potenza degli impianti va dai 60 kW ai 1000 kW.
- Sistemi a ondata: I sistemi a ondata sono concettualmente simili ai generatori d’acqua oscillanti: una sacca d’aria ancorata a una boa si gonfia e si sgonfia man mano che viene colpita dalle onde. L’aria al suo interno entra ed esce attraverso un’apertura sulla quale è installato un turbogeneratore.
- Sistemi basati sull’ampiezza dell’onda: Una struttura galleggiante semisommersa, costituita da vari elementi collegati in serie viene mossa dalle onde cambiando l’inclinazione. Dei pistoni idraulici azionano un fluido in pressione in un circuito interno, il quale a sua volta aziona un motore idraulico che trasforma l’energia cinetica in energia elettrica. Gli impianti attualmente installati hanno una potenza che va dai 750 kW ai 2 MW e si stima che in futuro la taglia di un impianto possa raggiungere i 30 MW.
- Sistemi basati sul principio di Archimede: In questi impianti una struttura cilindrica con camera d’aria viene ancorata al fondale in senso verticale ed è soggetta a compressione e decompressione a causa della variazione della colonna d’acqua soprastante, generata dalle onde. In Portogallo è stata testata questa tipologia d’impianto raggiungendo la potenza di 1500 kW. Si prevede che un futuro impianto alto 30 m, con un diametro di 10 m, in un fondale di circa 90 m di profondità e con onde di 5 m, potrebbe fornire 2 MW di potenza.
- Generatore Pelamis: Un altro tipo di installazione è quello dei generatori detti “Pelamis”, formati da delle strutture cilindriche galleggianti ancorate al fondale in mare aperto. All’interno di queste strutture ci sono delle turbine che vengono messe in moto da un liquido ad alta pressione che viene pompato da dei pistoni idraulici grazie al movimento delle onde. I maggiori problemi di questa tecnologia sono dovuti all’impatto visivo (lunghezza superiore ai 100 m) ed alla pericolosità per la navigazione.
- Energia dalle correnti sottomarine: questa tecnologia, più di tutte le precedenti, presenta le maggiori potenzialità nel medio-lungo termine. Per sfruttare l’energia delle correnti si utilizzano turbine sommerse ad asse verticale. In Irlanda del Nord è in funzione la prima centrale elettrica di questo tipo ed ha una potenza installata di 1,2 MW, che può soddisfare il fabbisogno di energia di circa 1.000 abitazioni. L’impatto ambientale è ridotto al minimo grazie all’assenza di infrastrutture.
NEL MONDO
Foto di Tim Marshall
Il potenziale mondiale di energia da moto ondoso è stimato in 29.500 TWh/anno ma un’impresa danese, la Wave Star Energy, promette di creare, con delle piattaforme, abbastanza energia elettrica da soddisfare potenzialmente 5 volte il fabbisogno mondiale.
La piattaforma cattura l’energia della spinta delle onde attraverso dei galleggianti collegati ad una leva, libera di oscillare verso il basso e verso l’alto. Il movimento viene poi sfruttato da una pompa oleodinamica che spara ad altissima pressione l’olio verso un generatore di corrente elettrica.
L’Ocean Energy Europe ha stimato la creazione di 20.000 posti di lavoro in tutto il mondo entro il 2030 con lo sviluppo del settore delle energie marine.
IN EUROPA
Secondo l’Ocean Energy Status Report, l’Europa oggi ospita la maggior parte degli sviluppatori a livello mondiale di energia elettrica da fonte idrica: il 52% di tutti quelli che si occupano di sistemi di energia dalle maree e il 60% di quelli legati al moto ondoso.
Il primo brevetto per lo sfruttamento di energia da moto ondoso risale al 1799 ed è stato presentato a Parigi, ma a oggi è il Regno Unito uno dei Paesi più all’avanguardia per lo sfruttamento di energia dal mare.
IN ITALIA
L’Italia ha quasi 8.000 km di coste e potrebbe essere uno dei paesi leader per lo sviluppo di nuove fonti di energia
marine. Il Mar Mediterraneo, però, ha dei limiti naturali in quanto il dislivello del mare è lieve e il potenziale da moto ondoso è inferiore rispetto ad altre zone. L’attività di ricerca sta comunque contribuendo a rendere possibile lo sfruttamento energetico da fonti marine nel Mediterraneo grazie allo sviluppo di nuove tecnologie, in grado di utilizzare le risorse disponibili nei nostri mari.
IMPATTO
L’impatto ambientale è veramente basso grazie alla parziale o totale immersione in acqua delle turbine. Lo sfruttamento dell’energia dalle onde offre dei vantaggi anche rispetto all’eolico e al fotovoltaico, ovvero un basso impatto ambientale e visivo e una minore variabilità oraria e giornaliera.
PROIEZIONI FUTURE
La maggior parte delle tecnologie energetiche per onde e maree sono ancora in fase di progettazione. Recenti analisi hanno stimato la capacità globale cumulativa di 21 MW entro il 2020, di 15 GW entro il 2030 e di 71 GW entro il 2050.
Queste stime sono supportate da un effettivo interessamento della politica comunitaria, la quale considera l’energia marina uno dei pilastri della Blue Growth Strategy. Il programma Blue Energy, infatti, raggruppa tutte le tecnologie che hanno lo scopo di produrre energie rinnovabili marine ed oceaniche.
Lo sviluppo di queste tecnologie è legato ai traguardi che verranno raggiunti dalla ricerca, che permetteranno di rendere accessibili commercialmente questi dispositivi che nell’ottica dello sviluppo sostenibile potranno fornire una valida alternativa alle fonti energetiche tradizionali.
Alessandro Biasia