Energia dal mare

Il mare costituisce un’enorme fonte di energia pulita, sfruttata finora solo in minima parte, ma che potenzialmente è superiore all’intera domanda energetica mondiale.

Attualmente, soltanto pochi impianti utilizzano l’energia del mare in impianti di tipo commerciale; molto più numerosi sono gli impianti sperimentali e i prototipi, che stanno dimostrando in molti casi piena fattibilità economica e lasciano bene sperare per il futuro di queste tecnologie.

L’energia ricavabile dal mare può essere suddivisa in diverse tipologie, a cui corrispondono differenti soluzioni tecnologiche:

• energia maremotrice

• energia dal moto ondoso

• energia dal gradiente termico oceanico

• energia dalle correnti sottomarine

Nota bene Tutti gli impianti di produzione di energia elettrica da moto ondoso e maremotrice, di potenza non inferiore a 1 MW ed entrati in esercizio in data successiva al 31 dicembre 2007, possono beneficiare del meccanismo incentivante dei Certificati Verdi. Per gli impianti di potenza non superiore a 1 MW, entrati in esercizio in data successiva al 31 dicembre 2007, è possibile scegliere, in alternativa ai Certificati Verdi, il meccanismo incentivante della Tariffa onnicomprensiva (vedi le voci "I Certificati Verdi" e "La Tariffa onnicomprensiva" nel menu di destra).

Energia maremotrice

Sappiamo tutti che la forza di attrazione gravitazionale della Luna è causa del fenomeno delle maree, che si manifesta con regolari e periodici abbassamenti e innalzamenti di enormi masse d’acqua. Meno noto è il fatto che, utilizzando i dislivelli tra alta e bassa marea, è possibile produrre energia elettrica.

Gli impianti maremotrici sono caratterizzati da grandi dimensioni, dalla presenza di importanti opere di sbarramento delle acque (dighe, chiuse) e di un bacino di accumulo. La produzione di energia elettrica avviene grazie a delle turbine idrauliche.

Il funzionamento di questi impianti si può dividere in due fasi:

• nella fase di alta marea, l’apertura delle chiuse permette il riempimento del bacino di accumulo

Le turbine funzionano in entrambe le direzioni, sia con l’acqua in ingresso che con l’acqua in uscita.

I maggiori limiti delle centrali maremotrici sono nell’elevato impatto ambientale, in termini di realizzazione di infrastrutture di grandi dimensioni e di rischi per l’erosione delle coste.

Un modo meno impattante per utilizzare l'energia maremotrice consiste nello sfruttare le correnti sottomarine causate dalle maree. In questa maniera, è possibile realizzare impianti parzialmente o totalmente immersi in acqua e privi di opere di sbarramento. Al riguardo, vedi l'ultimo paragrafo di questa pagina "Energia dalle correnti sottomarine".

Energia dal moto ondoso    

Tra tutte le forme di energia dal mare, quella dal moto ondoso è senza dubbio quella studiata da più tempo e che conosce il maggior numero di sperimentazioni, soluzioni e prototipi impiantistici.

Il moto ondoso, che è provocato dall’effetto del vento sulla superficie del mare, è caratterizzato da un’alta densità energetica. La potenza del moto ondoso viene misurata in kW per metro di fronte ondoso.

Rispetto all’energia mareomotrice, quella dal moto ondoso presenta il vantaggio di adottare soluzioni tecnologiche a basso impatto ambientale. Anche gli investimenti economici richiesti sembrano essere contenuti, nonostante manchi ancora una produzione serializzata dei principali componenti impianti e quindi un’economia di scala in grado di ridurre i costi specifici. 

Inoltre, ci sono alcune difficoltà non pienamente risolte legate soprattutto all’irregolarità tipica del moto ondoso, che in caso di eventi estremi potrebbe portare al danneggiamento degli impianti.

Esistono diverse tecnologie di sfruttamento del moto ondoso, di presentiamo alcune tra le più promettenti.

Sistemi con impianti sommersi

Si tratta di una tecnologia off-shore che sfrutta il principio di Archimede: l’AWS (Archimedes Wave Swing). Consiste in una struttura sommersa e fissata al fondale marino. La parte superiore della struttura è un cilindro cavo che si muove in verticale, sfruttando il cambiamento di pressione idrostatica dovuto al passaggio delle onde.

Sistemi con apparati galleggianti

Si tratta del sistema Pelamis, formato da cilindri galleggianti che sfruttano l’ampiezza delle onde in mare aperto Il movimento delle onde mette in moto dei pistoni idraulici collegati ad un generatore elettrico.

Sistemi OWC

I sistemi OWC sono formati da strutture in acciaio o calcestruzzo, in parte immerse in mare. Anche se normalmente vengono realizzati nei pressi della linea di costa, possono anche essere installati su piattaforme off-shore, per sfruttare la maggiore potenza delle onde al largo delle coste.

L’energia elettrica si ottiene grazie a un processo di tipo pneumatico, abbinato al particolare principio di funzionamento delle turbine Wells. L’onda ascendente provoca una compressione d’aria all’interno della camera in cui è installata la turbina, mettendola in rotazione. L’onda discendente provoca invece una decompressione, che anch’essa mette in moto la turbina.

La particolarità della turbina Wells consiste nel fatto che, pur funzionando con due flussi d’aria in direzioni opposte (compressione e decompressione), il suo senso di rotazione non cambia.

Esistono diversi esempi di impianti OWC realizzati e perfettamente funzionanti; per questo motivo la tecnologia OWC costituisce oggi la soluzione più economica per produrre energia elettrica dal moto ondoso. Il range di potenza degli impianti esistenti va dai 60 kW ai 1000 kW.  

Energia dal gradiente termico oceanico

Sfruttare il gradiente termico oceanico significa sfruttare la differenza di temperatura tra le acque marine superficiali e le acque marine profonde. Un gradiente termico di 20 °C è sufficiente per produrre energia elettrica in maniera economicamente conveniente, utilizzando la tecnologia OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion).

Il calore delle acque superficiali fa evaporare il liquido di lavoro (ammoniaca o acqua), fungendo così da sorgente calda per l’alimentazione di un ciclo a vapore, con turbina e generatore elettrico. Le acque di profondità aspirate dal fondo fungono da sorgente fredda, che raffredda i vapori e li fa tornare allo stato liquido, chiudendo così il ciclo.

Esistono alcuni impianti operativi, caratterizzati però da basse potenze e da elevati costi di realizzazione. Possono essere realizzati lungo le coste oppure su piattaforme galleggianti.

Energia dalle correnti sottomarine

Tra tutte le forme di energia dal mare, quella dalle correnti sottomarine presenta le maggiori potenzialità nel medio-lungo termine.

Si possono utilizzare turbine ad asse verticale (per le correnti costanti) o ad asse orizzontale (per le correnti di marea).