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 • • 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 • • • • 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