Come produrre energia elettrica dal mare

2,516 Views

Quando si parla di energia del mare si fa riferimento alla possibilità di generare energia direttamente dal mare e dai suoi movimenti. Parliamo di una delle principali forme di energie rinnovabili tra le più importanti perché con la vasta quantità di mari e oceani presenti sul nostro pianeta si tratta di una fonte inesauribile di energia, appunto. Nello specifico, l’energia delle maree, grazie a speciali tecnologie di tipo fluidodinamico, può essere trasformata in energia elettrica sfruttando la forza meccanica dei movimenti dell’acqua. Dal momento che l’energia del mare è inesauribile si moltiplicano di giorno in giorno gli studi sulla realizzazione di sistemi sempre più efficienti e all’avanguardia per produrre energia da questa fonte tanto preziosa per noi.

Il primo brevetto per trarre energia marina fu depositato in Francia nel 1799, dai Girard (padre e figlio). Da quel momento tutta una serie di inventori hanno cominciato a studiare il mare e gli oceani per capire come utilizzare l’energia marina. Fino ad oggi, tuttavia, l’energia dall’oceano e quella del mare sono state impiegate in modo molto ridotto, per via di una serie di difficoltà perlopiù tecniche.

C’è però da sperare che nel futuro le cose cambieranno, perché sono ricominciati i tentativi di realizzazione di impianti produttivi che sfruttano l’energia del mare. Anche perché consentirebbe, a fronte di un ridotto rischio per l’ambiente, di superare l’attuale fabbisogno di energia che va crescendo negli anni.

Energia marina: come funziona

Le tecnologie che rendono possibile lo sfruttamento dell’energia marina ricavano energia meccanica dal movimento dell’acqua come, per esempio, l’energia del moto ondoso, l’energia delle maree o quella delle correnti e la convertono in energia elettrica. In alcuni casi sfruttano invece il potenziale termico o chimico. Esistono diversi tipi di energia marina creata da impianti con diversi funzionamenti che sfruttano l’energia delle onde del mare.

Innanzitutto l’energia delle correnti marine, tratta da alcune pale che producono energia in modo meccanico proprio come avviene con l’energia eolica, utilizzando però dei generatori ad asse orizzontali (più adatti in regimi di correnti costanti, ad esempio quelle del Mediterraneo) o verticali (ideali per le correnti di marea che cambiano direzione), a seconda della diversa direzione delle correnti. Solitamente le correnti marine hanno una densità diversa e una direzione e velocità relativamente costanti. Ne esistono di vari tipi: ad esempio costiere o di mare aperto, superficiali o di profondità, stabili o stagionali.

Poi c’è l’energia mareomotrice, cioè quella generata dalle maree, ovvero il ritmico innalzamento e abbassamento del livello del mare, provocato dall’azione gravitazionale di luna e sole. L’acqua entra dentro delle turbine, genera energia al variare delle maree, sia alte che basse e tutto ciò è reso possibile da speciali impianti che ricavano energia dagli spostamenti d’acqua. Oggi in questi impianti si utilizzano dei pesi che contrastano la forza di gravità: cassoni riempiti d’aria che si muovono con delle turbine, il movimento di alcune ruote a pale o con il riempimento dei bacini e il successivo svuotamento.

Da ricordare anche l’energia del moto ondoso, l’energia cinetica del movimento delle onde. Oggi sono tante le realtà imprenditoriali che stanno investendo in questa forma di generazione di energia per sfruttare in modo sempre più efficiente il movimento di mari e oceani. Il sistema di generazione elettrica che sfrutta le onde è anche conosciuto con il nome di “cimoelettrico”.

L’energia talassotermica, invece, fa riferimento a quella tecnologia che produce energia grazie alla variazione di temperatura che si registra tra la superficie marina e le profondità. Il principio di funzionamento è simile a quello di una centrale a vapore, in quanto utilizzando un fluido che evapora alla temperatura dell’acqua di superficie, il vapore in pressione mette in moto una turbina, passa a un condensatore e torna allo stato liquido raffreddato dall’acqua del fondale. Si tratta di un tipo di energia che richiede una centrale OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) i cui costi di installazione sono parecchio alti, motivo per cui non è molto utilizzata.

Infine l’energia a gradiente salino, che sfrutta la diversa concentrazione di sale dell’acqua dolce e di mare che genera appunto l’energia chimica a gradiente salino. In pratica durante il procedimento vengono separate le diverse acque per osmosi e l’unico prodotto di scarto del processo è l’acqua salmastra. Per il resto, è una delle forme più sostenibili che crea energia pulita al 100%. Si può ottenere energia dal gradiente salino con l’elettrodialisi inversa (detta anche RED, dall’inglese “Reverse Electro Dialysis”), la Pressure Retarded Osmosis (detta anche “PRO”) e il metodo capacitivo.

Energia marina: vantaggi e svantaggi

L’energia marina ha vantaggi e svantaggi. Possiede certamente un elevato potenziale energetico è il vantaggio principale, oltre quello di essere un’energia green, e sicuramente il basso impatto ambientale. Gli impianti sono sotto costante analisi e miglioramento da parte dei ricercatori in funzione di crearne di nuovi sempre più efficienti.

Inoltre, dal momento che le centrali mareomotrici presentano un funzionamento molto simile a quello delle centrali idroelettriche, la fase di progettazione è resa più semplice dalla presenza di dati già disponibili e collaudati.

Tra gli svantaggi dell’energia marina però vanno elencati sicuramente gli alti costi di realizzazione e gestione e la difficoltà a trovare delle zone idonee per gli impianti. Non tutte, infatti, sono adatte per la loro installazione e il loro funzionamento, senza contare che richiedono spazi enormi. La potenza generata da questi impianti, tra l’altro, è abbastanza modesta mentre non lo sono i costi di realizzazione e di gestione che, al contrario, risultano piuttosto elevati.

Allo stato attuale, l’installazione degli impianti su scala industriale presenta una determinata quantità di rischio per quanto riguarda l’impatto ambientale, dovuta principalmente alla potenziale corrosività dell’acqua marina. Tuttavia, la continua ricerca e il progresso tecnologico, uniti ad un abbassamento dei costi, daranno sicuramente una spinta all’energia marina affinchè sia sempre più utilizzata nel mondo come energia pulita.

Impianti che sfruttano l’energia marina

La più grande installazione per lo sfruttamento di energia da marea è un impianto da 254 MW completato nel 2011 presso Sihwa Lake, in Corea del Sud. Attualmente sono in fase di realizzazione 30 turbine tidali con una capacità di 1.05 MW, che saranno installate nell’East River di New York. Inoltre, procede la costruzione di un impianto da 240 MW a Swansea, nel Regno Unito.

In Italia si trova uno dei siti più interessanti di energia da correnti marine: lo Stretto di Messina dove sono presenti correnti molto veloci e per questo sono stati installati generatori studiati appositamente, con pale particolari che sfruttano la rotazione sia attorno al mozzo dell’elica sia attorno al proprio asse, che hanno dimostrato di generare ottimi risultati.

Il porto di Civitavecchia ha predisposto l’installazione di due dispositivi, il REWEC ed il WAVESAX. Entrambi sono del tipo “Oscillating water column” ma il primo è un dispositivo nato per essere integrato in strutture di difesa portuale con una turbina ad aria, il secondo è un dispositivo modulare con una turbina idraulica.

L’unica centrale di energia mareomotriceattualmente utilizzata e funzionante invece è quella di Saint-Malo in Francia. Situata sulla foce del fiume Rance, costruita tra il 1961 e il 1966, la centrale è capace di sfruttare una marea particolarmente ampia che arriva fino ai 13,5m di dislivello. La portata raggiunge circa i 18000 metri cubi d’acqua al secondo, con una potenza massima erogabile di 240 MW. Ogni anno la centrale copre il 3% del fabbisogno elettrico della Bretagna Francese.

Attualmente esiste una centrale OTEC in funzione nelle Hawaii, capace di generare 250 kW. Sono stati studiati sistemi più potenti fino all’ordine di qualche MW, ma ancora non sono stati utilizzati. Inoltre esistono diversi impianti di energia a gradiente salino nel mondo con picchi di potenza fino a 2-4 kW.

A fronte dell’interesse internazionale nei confronti di questa tecnologia ma anche riconoscendone l’importanza per l’ambiente, l’Unione Europea ha inserito le energie rinnovabili marine nei programmi di politica comunitaria.

Il futuro delle tecnologie per l’energia marina

La maggior parte delle tecnologie che sfruttano l’energia marina sono ancora in fase di progettazione e testing. Recenti analisi hanno stimato una capacità installata per l’onda e per l’energia delle maree combinata di 15 GW entro il 2030 e 71 GW entro il 2050 in base al successo dello sviluppo delle tecnologie. Certo è che più dispositivi saranno installati con successo più si abbasseranno i costi, quindi è plausibile aspettarsi un’evoluzione del mercato annuale multi-GW.

Attualmente la Comunità Europea ha predisposto una serie di iniziative che avranno un ruolo centrale sia nel promuovere la cooperazione che nell’abbattere le barriere tecniche che precludono ora lo sviluppo di questi impianti. Il loro sviluppo è legato essenzialmente ai risultati che la ricerca sarà in grado di raggiungere che, insieme ad una sinergica politica comunitaria e nazionale, permetteranno di rendere fruibili e accessibili a livello commerciale questi dispositivi. (Fonte: quifinanza)