L'energia oceanica rappresenta la porzione più piccola del mercato delle energie rinnovabili.

Energia marina

Il mare è un bene meraviglioso e prezioso che può davvero aiutare il Pianeta a rispondere all’attuale fabbisogno energetico. L’energia marina, ovvero quella ricavata dai movimenti dei mari e degli oceani di tutto il mondo.

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L’energia marina, grazie a delle speciali tecnologie, può essere trasformata in energia elettrica sfruttando la forza meccanica dei movimenti dell’acqua, come l’energia del moto ondoso, l’energia delle maree o quella delle correnti.

Si tratta di un’energia inesauribile che, se sfruttata completamente, potrebbe coprire la totalità dei consumi energetici già entro il 2035.

Attualmente, l'energia oceanica rappresenta la porzione più piccola del mercato delle energie rinnovabili, con la maggior parte dei progetti incentrati su dimostrazioni su scala relativamente piccola e progetti pilota inferiori a 1 megawatt (MW). Gli incrementi netti nel 2020 sono stati di circa 2 MW, con una capacità operativa stimata di 527 MW a fine anno.

1 megawatt di capacità produrrà elettricità che equivale a circa la stessa quantità di elettricità consumata da da 400 a 900 case in un anno.

L'attività di sviluppo è concentrata principalmente in Europa, e in particolare al largo delle coste scozzesi, ma è aumentata costantemente anche in Cina, Stati Uniti e Canada.

L’obiettivo in Europa è di utilizzare l’energia marina e raggiungere una  capacità di 100 GW entro il 2050 ed in grado di soddisfare il 10% dei consumi elettrici.

Tipologie di energia marina

Alle 3 proprietà dell’acqua del mare (moto, calore e grado di salinità) corrispondono vari tipi di energia marina che si possono sfruttare per produrre energia pulita. 

Energia delle correnti marine

Funziona come l’energia eolica, il movimento di alcune pale poste sott’acqua producono energia meccanica. L'impianto è composto da una serie di turbine immerse nell'acqua, nei punti in cui la corrente marina è costante. Gli impianti per produrre l’energia delle correnti marine sono ancora in fase sperimentale. Una volta installate, le turbine non emettono gas serra nocivi per l’ambiente, ma gli impianti oltre ad essere soggetti a corrosione, prevedono dei costi elevati per la loro manutenzione.

Energia dalle correnti marine

Energia dalle correnti marine

Le correnti marine sono provocate da masse d’acqua che muovono per effetto della differenza del gradiente termico dell’acqua, delle correnti di risacca e di deriva, delle maree, del vento, ecc. L’energia dello spostamento dell’acqua può essere sfruttata mediante l’utilizzo di apposite turbine in grado di convertire l’energia cinetica dell’acqua in energia meccanica ed energia elettrica.

Energia del moto ondoso

L’impianto sfrutta l’energia cinetica del movimento delle onde la cui efficienza potenziale è addirittura maggiore di quella solare. Tuttavia, non è semplice sfruttarla e a volte ci si trova ad affrontare alcune problematiche, come la corrosione dell’attrezzatura sommersa e problemi relativi al corretto ancoraggio delle attrezzature. Inoltre, gli impianti possono danneggiare la biodiversità marina, la pesca, la navigazione ed essere impattanti a livello ambientale.

Esempio di impianto che sfrutta il moto ondoso

Esempio di impianto che sfrutta il moto ondoso

L’idea di fondo è quella di catturare l’energia della spinta delle onde attraverso dei galleggianti, i quali risultano collegati direttamente ad una leva libera di oscillare verso il basso e verso l’alto. Il movimento viene poi sfruttato da un cilindro oleodinamico che, proprio come farebbe una pompa, spara ad altissima pressione l’olio verso un generatore di corrente elettrica. Più forti e frequenti sono le onde, maggiore è la pressione dell’olio, e quindi maggiore è l’energia elettrica generata.

Essendo che ci sono più galleggianti a contatto con l’acqua, il periodo di mancata oscillazione di una singola leva viene coperto dal periodo produttivo di un secondo galleggiante, così da avere una piattaforma perennemente a regime

Energia mareomotrice (o delle maree)

Ci sono vari impianti che ricavano energia dagli spostamenti d’acqua causati dalle maree. Quando il livello di alta marea diventa importante, l’acqua viene incanalata in appositi tunnel e aziona delle turbine capaci di convertire l’energia prodotta dal moto dell’acqua in elettricità. Quando c’è bassa marea, invece, l’acqua può essere trattenuta in un bacino e fatta scorrere attraverso le turbine per poi essere rimessa in mare.

Per sfruttare al meglio l’energia mareomotrice l’ampiezza della marea deve essere superiore ai 5 metri, con i suoi valori ottimali che stanno tra i 10 e i 15 metri. Alcuni impianti appositi, come quelli sperimentali in Cina e nel Regno Unito, prevedono la realizzazione di “lagune” artificiali, limitando l’impatto ambientale del progetto.

Principio di funzionamento degli impianti per lo sfruttamento delle maree

Principio di funzionamento degli impianti per lo sfruttamento delle maree

Energia talassotermica

È l’energia ottenuta dalla variazione di temperatura che si registra tra la superficie marina e le profondità. Il vapore aziona una turbina che genera elettricità e, grazie ad un processo di condensazione, torna allo stato liquido quando entra in contatto con l’acqua marina a bassa temperatura.

Principio di funzionamento di un impianto OTEC

Principio di funzionamento di un impianto OTEC

L’energia talassotermica è poco sfruttata perché i costi dell’installazione di una centrale OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) sono molto elevati e può essere sfruttata solo nelle regioni tropicali in cui è presente un’escursione termica significativa tra acqua in superficie e in profondità.

Il funzionamento si basa su un ciclo di alternanze termiche che permettono di far evaporare un liquido (nel ciclo chiuso spesso viene utilizzata l’ammoniaca mentre in quello aperto l’acqua stessa) e di creare quindi un aumento di pressione permettendo alle turbine di girare e produrre energia.

Il vantaggio conseguente all’utilizzo del ciclo aperto deriva dall’evaporazione dell’acqua di mare che permette di produrre acqua utilizzabile per usi domestici, agricoli o commerciali.

Il primo prototipo fu creato nel 1881 e da allora sono state condotte numerose ricerche, soprattutto a cavallo tra gli anni 70 e 90, per ottimizzare l’efficienza di un rendimento molto basso ma economicamente interessante grazie alle caratteristiche intrinseche di questa fonte rinnovabile.

 

Energia a gradiente salino

Questa energia marina sfrutta il grado di salinità dell’acqua dolce e di mare per produrre energia elettrica. La membrana lascia passare le molecole di acqua ma non quelle di sale, questo fenomeno viene definito pressione osmotica. Passando da una parte all’altra della membrana, l’acqua aziona una turbina che genera energia elettrica. Un impianto per l’energia osmotica deve essere installato in punti della costa in cui è facilmente possibile mettere a contatto acqua dolce e acqua marina.

Principio di funzionamento di un impianto a gradiente salino

Principio di funzionamento di un impianto a gradiente salino (A.Tamburini, Energia da gradienti salini, lettera 54, dicembre 2018)

 

Il principale vantaggio degli impianti di energia mareomotrice o delle centrali a energia marina è quello di avere un basso impatto ambientale e quindi di essere un’energia verde.

Gli svantaggi dell’energia marina sono: gli alti costi di realizzazione e gestione degli impianti e la difficoltà nel trovare collocazione. Non tutte le aree sono adatte.

 

 

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REN21, Renewables Global Status Report