Energia blu. Come il mare può produrre elettricità

Che il mare possa essere una fonte inesauribile di risorse lo si è sempre saputo. Negli ultimi anni, però, si sta studiando come poterlo sfruttare per produrre energia elettrica e cercare di abbandonare definitivamente le risorse in carbon fossile colpevoli di altissime emissioni di CO₂. Già in antichità la forza del moto ondoso e delle correnti marine veniva sfruttata per la produzione di energia meccanica nei mulini.

Ad oggi, l’alta densità di energia prodotta dal mare viene impiegata per produrre energia elettrica da riversare in diverse situazioni. Secondo gli studi di ENEA e RSA il mare e gli oceani potrebbero produrre energia elettrica pari a 80mila TW/h annui, cioè una quantità cinque volte superiore a quella necessaria a soddisfare il fabbisogno mondiale. Addirittura in altri studi si è arrivati a calcolare una stima di 130mila TW/h all’anno. Di questi, 18mila solo provenienti dal modo ondoso.

Esistono infatti differenti modi per trasformare l’energia degli oceani in energia elettrica, concentrandosi sulle diverse energie meccaniche e termiche che le acque forniscono.

Energia mareomotrice.

Una delle possibili caratteristiche del mare e degli oceani che si possono sfruttare per produrre energia elettrica è la corrente. In questo modo si possono stimare le quantità di energia che si andrà a produrre, grazie alla previsione delle correnti, che sono periodiche e pronosticabile. Certamente un vantaggio. Per sfruttare l’energia mareomotrice esistono due sistemi: le centrali e gli idrogeneratori.

Le centrali funzionano con meccanismi a barriera che si basano sullo spostamento orizzontale di grandi quantità di acqua. Durante l’alta marea il bacino viene riempito, mentre durante la bassa marea, l’acqua raccolta viene convogliata verso le turbine. L’energia ricavata dallo spostamento viene convertita in energia elettrica.

Gli idrogeneratori, invece, possono funzionare con turbine ad asse orizzontale, imitando la tecnologia delle pale eoliche, sia con turbine ad asse verticale. Le prime convertono l’energia cinetica prodotta dalle correnti marine, mentre le seconde sfruttano il moto oscillatorio. Gli idrogeneratori rispetto alle centrali hanno un costo più ridotto e creano meno disturbo alla fauna marina. Ciò non toglie, però, che entrambi i sistemi abbiamo un forte impatto ambientale. Infatti, un’alternativa sarebbe quella di creare delle lagune artificiali in prossimità delle coste.

Energia del moto ondoso

Gli impianti di trasformazione dell’energia delle onde in energia elettrica hanno un minore impatto ambientale e bassi costi. Ciò, però, trova l’opposizione delle difficoltà legate all’irregolarità del moto ondoso e al fatto che si ha la necessità di costruire strutture resistenti anche in caso di eventi estremi. Esistono vari sistemi di impiantistica per la trasformazione dell’energia delle onde in elettricità.

• Sistemi a impianti immersi: sistema off-shore che sfrutta il principio di Archimede. Un cilindro verticale impiantato nel fondale viene mosso dalle onde, l’energia meccanica viene convertita in energia elettrica grazie a un generatore;
• Sistemi con apparati galleggianti: composto da cilindri galleggianti che sfruttano l’ampiezza delle onde in mare aperto. L’oscillazione mette in moto dei pistoni collegati a un generatore;
• Sistemi OWC: si basa sul principio della colonna d’acqua oscillante. Vengono costruiti lungo la costa e necessitano di ancoraggio al fondale e di elettrodi sottomarini. Sfruttando il moto oscillatorio con la rotazione di turbine e la compressione e decompressione dell’aria dovuto alle onde si converte in energia elettrica. Un prototipo più avanzato è stato realizzato nel 2019 e installato a Civitavecchia.

Anche Eni ha deciso di investire sull’energia elettrica generata dal moto ondoso costruendo l’ISWEC. Si tratta di uno scafo galleggiante che ha al suo interno due giroscopi collegati a generatori. I giroscopi generano una forza cinetica perpendicolare alla forza del moto ondoso sottomarino, resistendo alle forze esterne che potrebbero modificarli. Tecnologia simile è quella del Pewec: prototipo italiano installato a Napoli per la desalinizzazione dell’acqua. Uno scafo galleggiante con pendoli che oscillano con il moto ondoso. I pendoli sono collegati a un fulcro centrale che produce energia. Per evitare un abbassamento del potenziale sono installati dei sensori che avvisano quando le correnti stanno per cambiare, adattando il funzionamento dei pendoli. Uno dei più recenti prototipi di impianti che sfruttano il moto ondoso è stato sviluppato in Gran Bretagna e si tratta dello SWEL. Una spina dorsale di tappeto costruito con plastica rigida che si adegua all'oscillazione delle onde. Su di essa dei bracci collegati al generatore elettrico che messi in modo convertono l'energia maccanica in elettrica. Il costo è basso, così come l'impatto sull'ambiente e i costi di manutenzione.

Energia a gradiente termico

Sistema utilizzato nelle acque oceaniche. Tra le acque di superficie e quelle in profondità esiste un’escursione termica di almeno 20° C. Il gradiente termico mette in funzione in complicato funzionamento con vapori che però hanno un costo molto elevato e potenza bassa.

Energia dalle correnti sottomarine

Come per i sistemi a energia mareomotrice, anche i sistemi che sfruttano l’energia delle correnti sottomarine possono avere turbine ad asse verticale o ad asse orizzontale. Quelli ad asse verticale lavorano con le correnti costanti, in modo molto simile agli idrogeneratori. Quelli con turbina ad asse orizzontale invece si adeguano alle maree che sono incostanti, ma pur sempre prevedibile con le fasi lunari.

Queste tecnologie non sono ancora utilizzare in maniera sistematica, né esiste una produzione seriale. Il potenziale del mare, soprattutto quella del Mediterraneo che ha insenature che possono favorire la densità dell’energia da esso generata, potrebbe fornire una risorsa importante alla penisola italiana, magari pensando a un abbandono degli impianti eolici off-shore che generano molte polemiche a causa dell’impatto ambientale.

Tra i tanti sistemi, infatti, esistono quelli adatte a mari con onde più basse, mentre altri che impiantati negli oceani potrebbero fornire energia elettrica in quantità tale da poter pensare a una neutralità ambientale più vicina rispetto ai tempi previsti.