L’energia marina
Maree: utilizzando la differenza del livello dell’acqua
che si crea fra l’alta e la bassa marea
Correnti marine e Onde: l’energia cinetica ricavabile
dal loro movimento
Salinità: la differenza di pressione dovuta a variazioni di
salinità (data per esempio dal miscuglio di acque dolci
e salate in prossimità di foci di fiumi)
Gradiente Termico: energia termica che deriva dalla
differenza di temperatura fra la superficie dell’oceano
e gli strati sottostanti.
• Le energie presenti nel mare (quella delle correnti, delle onde, delle
maree, delle correnti di marea e del gradiente termico tra superficie
e fondali), possono essere tutte sfruttate. Il mare rappresenta dunque
oggi, una delle più promettenti fonti di energia alternativa, sufficienti
a soddisfare il fabbisogno di centinaia di migliaia di abitazioni in tutto
il mondo. I sistemi che permettono di catturare il moto del mare e
quello dei fiumi sono in progressione ovunque ma è laGran
Bretagna il paese più avanti su questo versante, con sperimentazioni
assai interessanti nel Mare del Nord, Impianti di questo tipo, però si
trovano anche in Francia, in Norvegia, in Giappone, negli Stati Uniti e
in Canada.
L’Unione Europea ha concluso uno studio che identifica circa 100 siti
papabili ad essere utilizzati nella produzione di energia elettrica dalle
correnti marine. In Italia è lo stretto di Messina il sito identificato tra i
più promettenti, in quanto offre le condizioni ideali per la messa in
opera dell’impianto, essendo l’unico posto con una velocità
massima di sei nodi, pari a circa 11km/h.
Gradiente termico
• La differenza di temperatura tra l'acqua di superficie, più
calda, e quella di profondità, più fredda, degli oceani
potrebbe essere una nuova fonte di energia. Ci crede
l'amministrazione Obama che ha assegnato a Lockheed
Martin due sovvenzioni per un totale di 1 milione di dollari per
testare un innovativo processo denominato appunto Ocean
Thermal Energy Conversion (Otec), conversione cioè
dell'energia termica dell'oceano.
maree
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Maree > Energia cinetica > Turbine > Energia meccanica > Alternatore >
Energia elettrica
L’energia cinetica è l’energia posseduta da un corpo in movimento. Nella centrale
mareomotrice si sfrutta lo spostamento dell’acqua convogliata in un condotto per
azionare la turbina. L’energia meccanica è data dal lavoro che una macchina
motrice può compiere. L’energia elettrica: quando agli estremi di un conduttore (ad
esempio un filo di rame) si applica una differenza di potenziale, si crea un campo
elettrico; gli elettroni liberi di muoversi (legame metallico), soggetti all’azione del
campo elettrico, determinano un flusso ordinato di cariche che determina la corrente
elettrica.
salinità
La differenza di salinità tra acqua dolce e acqua di
mare permette di produrre energia,
tramite tecniche basate su osmosi ed elettrodialisi
inversa: fiumi e mari sono una
immensa fonte di energia rinnovabile, pulita e
abbondante. La ricerca mira a rendere
economico lo sfruttamento di questa risorsa; al
momento, sono in costruzione prototipi e
piccoli impianti pilota. Una nuova tecnica, basata su
un principio elettrocinetico, oggetto
di ricerca di un progetto europeo (CAPMIX), promette
di abbattere drasticamente i costi
di produzione.
Centrali Maremotrici
In Bretagna (Francia) si è saputo sfruttare la fonte energetica delle maree fin dal
XIV secolo per mezzo dei mulini a marea, particolarmente numerosi in quel
luogo. I mulini a marea, costruiti all’estremità delle baie o negli estuari
funzionano con la bassa marea rilasciando l’acqua che è stata imprigionata
durante l’alta marea dietro un muro di contenimento. Il loro meccanismo
interno è identico a quello dei mulini fluviali.
Rance Tidal Power Station (Fonte: Wikipedia)
Proprio in Francia, dal 1966, è attiva la prima centrale maremotrice (o centrale
mareomotrice) al mondo che sfrutta proprio il dislivello dell’acqua che si
forma tra l’alta e bassa marea. E’ la Rance Tidal Power Station, che si trova tra
Saint Malò e Dinard, sulla Manica, alla foce del fiume Rance ed ha una
potenza di 240 MW.
Nella centrale, una lunga diga a gravità sbarra il deflusso delle acque chiudendo
l’estuario del fiume, per cui si forma un bacino che viene riempito durante
l’alta marea. Quando arriva la bassa marea il dislivello tra i due lati della diga
raggiunge i 13 metri. Si fanno allora defluire le acque della Rance
nell’Oceano, attraverso 24 giganteschi collettori dove sono alloggiate
altrettante turbine Kaplan a bulbo (cioè con l’alternatore incapsulato), con
una potenza complessiva di 500 MW.
Italia
L’Italia, la sua forma a stivale, il suo essere accarezzata per il 70%
dal mare. Come non pensare di sfruttare questa caratteristica
che in qualche modo la rende unica nel paesaggio europeo
e mediterraneo? E’ una domanda su cui si è discusso
ampiamente nella due giorni di lavori svoltasi a Roma
recentemente proprio sul tema della produzione elettrica in
relazione al mare, alle correnti e al moto ondoso.
Organizzato da Enea (Agenzia Nazionale per le nuove
tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile) e
dal Ministero per lo Sviluppo Economico, il workshop ha
dibattuto sulle concrete potenzialità energetiche del mare e
sulle sperimentazioni attualmente in corso. In particolare, si
stanno individuando dei siti ‘papabili’ per la produzione di
energia da correnti.
• ITALIA, POTENZIALITÀ E PROGETTI CI
SONO
• L’Italia, con quasi ottomila chilometri di coste, potrebbe essere «uno
dei paesi leader per la ricerca, lo sviluppo e l’implementazione di
nuove tecnologie marine. E anche se il minor potenziale energetico
del Mediterraneo, se confrontato ad esempio con l’oceano
Atlantico, determina la necessità di ulteriori sforzi nella valutazione
dettagliata del potenziale energetico e nella ricerca scientifica sui
metodi più idonei di generazione elettrica nel mare Mediterraneo. A
livello di tecnologie per la conversione dell’energia marina in energia
elettrica, anche in Italia le cose si stanno muovendo, come
testimoniano i diversi progetti presenti un po’ in tutta la Penisola: tra
questi vanno segnalati i casi di Energia dalle Onde, Rewec e Iswec.
Venezia
ENERGIA DALLE ONDE
A Venezia si sta seriamente pensando a sfruttare il mare, in particolare il
moto ondoso, per produrre energia elettrica, o idrogeno a basso
costo, o acqua desalinizzata, senza produrre CO₂. Il Comune,
tramite Agenzia veneziana per l’Energia (Agire), con la
collaborazione di privati che detengono dei brevetti propri, sta
supportando il progetto di sperimentazione che ha portato alla
realizzazione di alcuni prototipi, da installare in mare aperto e in
laguna. Quelli in mare aperto si chiamano Giant e Wem e la loro
installazione prevede diversi passaggi tra cui arrivare a concretizzare
proposte per l’utilizzo di impianti in grado di produrre e distribuire
l’energia prodotta da tale sistema
Come funziona la centrale maremotrice di
Rance, in Francia
• La marea svuota e riempie l’estuario del fiume
Rance due volte al giorno, con un tetto
massimo di 18000 metri cubi d’acqua e una
profondità che raggiunge, durante gli
equinozi d’estate e d’inverno, un record di
13,5 metri. La diga di Saint Malo che fa da
sbarramento tra l’estuario del Rance e
l’Oceano, ha una chiusa collocata sull’argine
sinistro, che permette alle barche di passare,
una diga in pietrame, 6 valvole per il rapido
svuotamento e riempimento dell’estuario e 24
turbine a bulbo.
Le cisterne, progettate ad hoc per la centrale
mareomotrice, sono costituite da turbine e un
alternatore da 10000 KW che produce
elettricità.
Il funzionamento è garantito sia con la bassa
che con l’alta marea.
La centrale produce quasi 600 milioni di kWh
all’anno che corrisponde al fabbisogno
energetico di una città di 300.000 abitanti e
copre annualmente il 3% del fabbisogno
elettrico della Bretagna.
Pro e contro
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VANTAGGI E LIMITI
Innanzitutto quando parliamo di energia dal mare comprendiamo l’energia delle
correnti, delle onde, delle maree, delle correnti di marea e del gradiente termico tra
superficie e fondali. Oltre a presentare un’ampia gamma di risorse, l’energia marina è
una fonte decisamente “pulita”. Quindi siamo di fronte all’energia rinnovabile del futuro?
Il problema è capire quanto sia prossimo questo futuro: allo stato attuale, infatti,
di impianti sviluppati a livello commerciale ce ne sono davvero pochissimi. Gli alti costi
di ricerca e sviluppo e la mancanza di uno o più standard in grado di abbattere
drasticamente gli altri costi, ossia quelli di produzione, sono fattori che hanno inciso
finora sull’espansione del settore.
L’associazione europea di riferimento, la European Ocean Energy Association (EUOEA),
ha evidenziato ciò che, almeno a livello comunitario, varrebbe la pena di perseguire per
dare impulso al settore ossia: integrare lerisorse e potenzialità
oceaniche precedentemente mappate attraverso campagne coordinate fino allo
sviluppo di strumenti di pianificazione territoriale; e aumentare il numero di impianti di
prova off shore e onshore per la fase di test su componenti e dispositivi alla ricerca di
metodologie atte a ridurre i costi di produzione, installazione e manutenzione.
A livello comunitario una risposta plausibile dell’Unione europea è quella concretizzata
nel progetto Marinet, attraverso cui si vuole dare alle aziende selezionate la possibilità di
testare gratuitamente i propri progetti in centri specializzati per l’energia marina
rinnovabile. Sullo stato dell’arte del progetto e i suoi pregi vi rimandiamo all’articolo
pubblicato sul sito web Tekneco “Energia marina, l’Ue si muove in rete con Marinet”.
di
Anna Dominici
ed
Elisabetta Vendetti