centrali marine ea onde - Franco Maria Boschetto

9 Gennaio 2016
Classe 3^G
Eleonora Binda
Michelle Carrassi
Giulia Zanetello
CENTRALI MARINE E A ONDE
LE MAREE
Il fenomeno delle maree è ciclico ed è caratterizzato dal periodico oscillare del livello
marino, sia in mare aperto sia nelle insenature, con alta marea o alternanza di flusso e
con bassa marea o riflusso. I fattori più significativi che determinano il periodico
oscillare delle acque sono:
L’ attrazione che i corpi celesti esercitano sulla terra
La forza centrifuga dovuta al moto di rotazione del sistema Terra-Luna
L’ innalzamento e l’abbassamento delle acque è stato spiegato da Isaac Newton con la
“Teoria quantitativa delle maree”, la quale prevede che l’attrazione gravitazionale o
lunare, sulle diverse parti del nostro pianeta, non perfettamente bilanciata dalla forza
centrifuga, provochi due “rigonfiamenti” del globo terracqueo che restano sempre all’
incirca allineati con una linea che congiunge il centro della terra e la luna. Le due onde
di alta marea che si sviluppano negli oceani girano intorno alla terra “inseguendo” la
direzione della luna, questo fenomeno si ripete ogni 12 ore e 25 minuti in ogni data
località, che è la metà dell’intervallo di tempo dopo il quale la luna ritorna più o a meno
nella stessa posizione nel cielo.
Darwin elaborò una differente teoria per spiegare il moto delle maree. Egli considera
la Terra e la Luna come un unico sistema ruotante intorno al sole. Il centro di tale
sistema si troverebbe a circa 2/3 dal centro del pianeta dalla parte della luna.
Considerando perciò due punti sulla terra A e A’ direttamente opposti, si avrebbe che
le acque poste in A si solleverebbero per diretta attrazione lunare, mentre quelle
opposte in A’ per la maggiore forza centrifuga della rotazione del sistema, in
corrispondenza dei punti B e B’ la bassa marea sarebbe dovuta invece alla maggiore
forza centripeta.
MAREE LUNARI
La Luna essendo molto più vicina alla Terra rispetto al Sole è la principale causa delle
maree. Quando essa passa sulla verticale di un punto della superficie terrestre,
esercita una forza di attrazione sulle acque che per tanto si innalzano al di sopra del
loro livello normale, sono soggette a questa forza anche le acque che si trovano dalla
parte opposta della Terra, alla massima distanza dalla Luna. Lungo il cerchio massimo
della terra perpendicolare all’ asse che congiunge le creste di marea si hanno fasi in
cui l’acqua è più bassa rispetto al suo livello normale.
Le acque base (riflusso) e alte (flusso) si alternano in un ciclo continuo e la differenza
tra il massimo e il minimo livello raggiunto è detta escursione di marea. In ogni sito
costiero si verificano due alte maree, una diretta e una opposta e due basse maree
per ogni giorno lunare. Due alte o basse maree successiva hanno pressappoco lo stesso
livello anche se in alcuni siti si riscontra una certa discrepanza di cui non è ancora nota
la ragione. Le maree oceaniche sono più alte rispetto a quelle dei mari interni.
MAREE SOLARI
A causa della distanza la forza di attrazione solare è solo il 46% di quella lunare,
nonostante ciò anche il sole causa due creste d’ onda direttamente opposte. Durante
le fasi di luna nuova e luna piena, quando cioè Sole, Luna e Terra si trovano in
allineamento le onde solari e lunari coincidono, si formano cosi le maree sigiziali
durante le quali l’acqua alta raggiunge il livello massimo e quella bassa il livello minimo.
Quando la Luna è al suo primo o terzo quarto, invece, si trova ad angolo rispetto al
Sole e le due forze interagiscono negativamente, si producono cosi le maree di
quadratura durante le quali l’acqua alta è più bassa del normale e l’acqua bassa è più
alta. Sia le maree sigiziali sia le maree di quadratura si verificano circa 60 ore dopo la
fase lunare corrispondente, questo lasso di tempo è denominato età della marea.
MAREE VIVE E MORTE
Le maree vive ci sono quando il Sole e la luna sono in fase di congiunzione o di
opposizione, quindi sommano la loro forza di attrazione e si hanno maree di massima
ampiezza. Le maree morte avvengono quando il Sole e la Luna sono in fase di
quadratura e formano con la terra un angolo di 90°, le loro azioni attrattiva si
contrastano a vicenda e si hanno maree più deboli.
Considerando determinati aspetti è possibile calcolare l’ampiezza, la frequenza e
l’orario delle maree, gli aspetti principali sono:
Aspetti astronomici quali, la massa sia del Sole che della Luna, la distanza e
l’inclinazione della loro orbita sul piano equatoriale.
Aspetti geografici ossia la superficie e la profondità delle acque e le forme delle baie.
Aspetti meteorologi come l’intensità e la direzione dei venti o le differenziali di
pressione atmosferica.
N.B. questi agiscono indipendentemente dalle maree, ma in alcune combinazioni le
possono rendere catastrofiche per l’attività dell’uomo.
Gli effetti delle maree nei fiumi che sfociano su coste interessate da ampie maree
dipendono oltre che dalle maree a livello costiero anche dalla pendenza, dalla
profondità e dalla larghezza.
LE CONSEGUENZE DELLE MAREE
Le due onde di alta marea, allineate approssimativamente con la direzione della Luna
incontrano attrito nel loro modo intorno alla Terra: i continenti poi sono ostacoli non
aggirabili. Si ha quindi un rallentamento della rotazione terrestre dovuto alle onde di
marea e nello stesso tempo le stesse onde mareali vengono “trascinate” in avanti.
Questo fenomeno provoca due conseguenze importanti. In primo luogo, la durata del
giorno terrestre aumenta costantemente di una piccola quantità, circa due millesimi di
secondo ogni secolo. La seconda conseguenza dell’attrito delle maree è la variazione a
lungo termine della distanza media Terra-Luna. Il motivo sta nel principio di azionereazione: la terra reagisce al “freno” delle maree lunari “spingendo” la luna in avanti e
quindi provocando un allargamento graduale della sua orbita. Anche questo fenomeno
per quanto minuscolo è oggi misurabile direttamente grazie alle rivelazioni di distanza
Terra-Luna permesse dagli specchi lasciti dalle missioni Apollo sulla superficie lunare.
Dopo circa 20 anni di rilevazioni si è notato che mediamente la Luna si allontana di
circa un centimetro all’ anno.
L’ ENERGIA
L'energia può essere estratta dal mare attraverso tecnologie che utilizzano l'acqua di
mare come forza motrice o che sfruttano il suo potenziale chimico o termico. In
particolare possono essere individuate sei fonti distinte:
Onde: energia cinetica trasferita dal vento alla superficie degli oceani.
Maree: energia potenziale derivata dall’attrazione gravitazionale luni-solare degli
oceani.
Correnti di marea: energia cinetica delle correnti marine derivate dall’innalzamento e
abbassamento della colonna d’acqua a causa delle maree.
Correnti marine: energia cinetica delle correnti dovute alla differenza di densità tra
masse d’acqua e/o al vento superficiale.
Gradienti di temperatura: energia termica derivata dalla differenza di temperatura
tra gli strati superficiali degli oceani riscaldati direttamente dal sole e gli strati
profondi più freddi.
Gradiente di salinità: energia osmotica derivata dalla differenza di salinità tra gli
oceani e l’acqua dolce presente alla foce dei fiumi.
La prima centrale mareomotrice è nata in Francia, a Saint-Malò, nel 1967. In quella
zona la differenza tra l’alta e la bassa marea è di circa 13 metri: un potenziale
gratuito sufficiente a mantenere in funzione un generatore di energia elettrica che
sviluppa una potenza paragonabile a quella di una centrale idroelettrica.
L’ energia mareomotrice è detta anche carbone azzurro, si può sfruttare chiudendo
per mezzo di dighe, baie o estuari adatti a questo uso. La centrale mareomotrice
produce energia elettrica sfruttando l’energia delle maree, per altro utilizzabile solo
nei luoghi ove si abbia una sufficiente ampiezza di oscillazione (circa 10 metri).
PERCHE’ SI UTILIZZA IL CARBONE AZZURRO?
L’ energia delle maree è un’energia rinnovabile, quindi non soggetta ad esaurimento
L’ energia delle maree non presuppone combustioni, quindi nessuna emissione di CO 2 e
di conseguenza nessun contributo all’ effetto serra.
Questo tipo di energia venne sfruttata anche nell’ antichità mediante la costruzione di
“mulini a marea”.
Oggi esistono diversi progetti per lo sfruttamento delle maree che comportano
metodi diversi di sfruttamento dell’energia:
-
sollevamento di un peso in contrapposizione alla forza di gravità
-
compressione dell’aria in opportuni cassoni e movimentazione di turbine in
seguito alla sua espansione
-
movimento di ruote a pale
-
riempimento di bacini e successivo svuotamento con passaggio nelle turbine
Quest’ultimo sembra dare i migliori risultati, nell’ effettivo impiego. Il problema più
importante allo sviluppo di tale tecnologia resta comunque lo sfasamento tra massima
ampiezza di marea disponibile e la domanda di energia nell’ora di punta, infatti nei
giorni di insufficienza nell’ afflusso d’ acqua la produzione di elettricità cesserebbe.
LE CENTRALI MARINE
La prima stazione a energia del moto ondoso del mondo è stata costruita dalla
britannica Wavegen, che ha installato il primo prototipo di macchina commerciale di
questo tipo nei pressi dell'Isola di Islay, in Scozia.
L'impianto a colonna d'acqua oscillante è costituito da una camera posta lungo il
litorale in cui l'acqua entra ed esce liberamente. L'acqua affluisce e defluisce in un
bacino di alcuni chilometri quadrati, passando attraverso una serie di tunnel nei quali,
acquistando velocità fa girare delle turbine collegate a generatori (alternatori).
Durante la bassa marea l'acqua del bacino defluisce verso il mare aperto, mettendo in
rotazione la turbina; quando il livello del mare comincia a salire e l'onda di marea è
sufficientemente alta si fa fluire l'acqua del mare nel bacino e la turbina si mette
nuovamente in rotazione. Una particolarità di questo sistema è la reversibilità delle
turbine che perciò possono funzionare sia al crescere che al calare della marea. Il
principio di funzionamento delle centrali mareomotrici è comunque molto simile a
quello quelle delle centrali idroelettriche. L'energia delle correnti di marea è una delle
fonti più interessanti ed inesplorate tra le fonti di energie rinnovabili. Si pensi che
nella sola Europa la disponibilità di questo tipo di energia è pari a circa 75 GigaWatts.
Le forti correnti marine che attraversano lo Stretto di Messina hanno una
potenzialità energetica pari a quella prevista dalla grande centrale idroelettrica in
costruzione in Cina sul Fiume Azzurro: circa 15.000 MegaWatt.
Le turbine per lo sfruttamento delle correnti marine possono essere
ad asse verticale
o ad asse orizzontale.
Queste ultime sono più adatte alle correnti marine costanti, come quelle presenti nel
Mediterraneo, le turbine ad asse verticale sono più adatte alle correnti di marea per il
fatto che queste cambiano direzione di circa 180° più volte nell'arco della giornata. È
bene notare che l'energia delle correnti di marea è del tipo non a barriera, al
contrario di quella ottenuta utilizzando l'innalzamento e l'abbassamento delle maree
come la centrale di La Rance in Francia.
Nell’ aprile 2006 in Italia è stato allacciato alla rete elettrica nazionale dell'Enel il
primo generatore di elettricità al mondo che sfrutta le correnti marine. La potenza
generata è esigua, soli 40 Kwatt (13 abitazioni a pieno carico), ma bisogna tener conto
che si tratta di una tecnologia allo stato prototipale con ampissimi margini di sviluppo.
Già dal prossimo step evolutivo dovrebbe raggiungere i 150 Kwatt (oltre il 300% in
più). Sul tetto sono stati installati dei pannelli fotovoltaici.
L'unica centrale di taglia industriale che utilizza l'energia del mare per la produzione
di elettricità è quella francese costruita nel 1966 in Bretagna, tra le città di Dinard e
SaintMalo, sull'estuario del fiume Rance. Essa sfrutta l'onda di marea, che in tale
località raggiunge i 13 metri. La centrale è formata da una diga costruita in un punto
del fiume largo 760 metri, a 3 km dall'estuario; il bacino si estende per 20 km verso
l'entroterra e ha una capacità di 170 milioni di m 3 di acqua. All'interno della diga,
circa 10 metri sotto il livello minimo di area, sono state installate 24 condotte con
turbogeneratori da 10 MW, per una potenza complessiva di 240 MW. La centrale ha
funzionamento discontinuo: infatti quando l'acqua del bacino e quella del mare hanno
un dislivello minimo le turbine restano ferme. La successione di fasi per la produzione
di energia è la seguente: quando l'oceano è al livello minimo si aprono le paratoie della
diga e l'acqua dal bacino defluisce verso il mare finché i due livelli si eguagliano. Le
paratoie vengono quindi chiuse mentre il livello del mare sale. Quando la marea è
sufficientemente alta, l'acqua viene fatta entrare nel bacino finché il dislivello
diventa minimo. I turboalternatori quindi producono energia elettrica per tutto il
tempo in cui c’è dislivello sufficiente tra interno ed esterno, in quanto le turbine sono
reversibili (possono cioè girare nei due sensi). La centrale della Rance produce circa
540 GWh l'anno, cioè circa un quarto della produzione di una centrale della medesima
potenza ad acqua fluente che funzionasse tutte le ore dell’anno.
Ha cominciato a funzionare al largo delle coste inglesi del Devon la prima turbina che
produce energia sfruttando la forza delle maree in mare aperto. La turbina è
costituita da un unico rotore di undici metri in grado di generare 300 kiloWatt. Le
pale del rotore, assicurano gli esperti delle società Marine Current Turbines e
Seacore, non rappresentano un pericolo per la fauna marina poiché si muovono
lentamente, a una media di 20 giri al minuto.
Finora, i generatori sommersi che sfruttano il flusso e riflusso delle maree sono stati
installati alla foce dei fiumi, in zone dove la differenza di livello può superare i 10
metri di altezza.
La turbina Kobold, che ha l'aspetto di una piattaforma galleggiante di circa 10 metri di
diametro, dotata di una turbina ad asse verticale con tre grandi pale immerse in
acqua, è nata dall'idea di Elio Matacena di sfruttare all'incontrario un moderno
propulsore navale montato sui traghetti Caronte. Posta da quasi due anni al largo di
Ganzirri (a Nord di Messina) dove le correnti hanno velocità medie di 2 metri al
secondo, Kobold ha dimostrato la fattibilità della conversione dell'energia meccanica
in elettrica.
Il territorio indonesiano è composto da tantissime isole di dimensioni alquanto ridotte
sulle quali è quasi impossibile portare o produrre energia, tanto che la maggior parte
sono ancora senza elettricità. Il governo indonesiano ha intenzione di installare le
Kobold (questo il nome delle turbine) tra queste isole per sfruttare le fortissime
correnti che le circondano in modo da poter dare corrente ai tanti villaggi e paesi che
ancora ne sono sprovvisti. L'università "University of Wales Swansea" e partner
(www.swanturbines.co.uk) stanno progettando turbine per produrre elettricità dall’
acqua marina corrente.
Le turbine "Swanturbines" sono particolari per una serie di aspetti. La prima
differenza è il diretto accoppiamento delle pale al generatore elettrico senza
l'intermedio di una scatola trasmissione. Questa configurazione è più efficace ed
elimina un potenziale punto di guasti. Un'altra particolarità è l'uso di "gravity base",
un pesante blocco di cemento per tenere la turbina in piedi anziché a mezzo
trivellazione del fondo marino.
Due dei più grandi impianti esistenti per la conversione di energia dal moto ondoso
sono stati realizzati proprio nel paese scandinavo, dove vi sono le maggiori quote di
energia elettrica di origine idrica e, quindi, capacità tecnologiche avanzate per la
realizzazione di impianti azionati dal moto delle acque.
IL MOTO ONDOSO
Il moto ondoso è causato principalmente dal vento: in alto mare, esso crea turbini e
vortici che, premendo sulla superficie dell’acqua, determinano i piccoli avvallamenti
che avviano il moto ondoso.
Il movimento dell'acqua, che causa le onde, è sostanzialmente verticale, nonostante
noi abbiamo l'impressione che avvenga orizzontalmente: le particelle dell'acqua,
infatti, formano un moto circolare, e al passaggio dell'onda vengono sollevate,
spostate un po' avanti, abbassate e spostate all'indietro.
Continuando l’azione del vento, il moto si intensifica formando le onde forzate, più
grandi e veloci, fino a raggiungere lo stadio di onde stazionarie. In questa fase le
particelle d’acqua si limitano a oscillare intorno a un punto di equilibrio, trasmettendo
il moto alle particelle vicine. Infatti, a propagarsi è solo la deformazione della
superficie marina, senza alcun trasporto d’acqua.
Le onde, poi, possono essere divise in due categorie principali: il campo di onde locali
generato dal vento nel punto in cui le osserviamo e le onde “swell” ossia quelle onde
che vengono generate in altre parti del mare e arrivano in quel punto.
Le onde marine hanno le stesse caratteristiche delle altre onde: infatti, vengono
distinte in base alla lunghezza d'onda, al periodo, all'altezza, alla frequenza. L'altezza
è la distanza tra la sommità della cresta, il punto più elevato dell'onda, e la massima
profondità del ventre, il punto più depresso. Il periodo, invece, è l'intervallo di tempo
che un punto impiega a compiere un'oscillazione completa e la frequenza è il numero di
oscillazioni che un'onda compie in una unità di tempo, cioè 1 secondo.
L'altezza delle onde è determinata dalla struttura dei fondali: più è ripido, più è alta
l'onda generata. Nel Pacifico, per esempio, sono state avvistate onde alte anche 34
metri. Esse possono svilupparsi anche in presenza di differenze di fondale: quando si
passa da un punto molto profondo ad uno più in superficie, le onde tendono ad
innalzarsi fino alla rottura.
Le onde, di norma, si formano in zone ben definite: le zone in cui le onde si sviluppano
in modo più forte includono le coste occidentali della Scozia, nord del Canada, Sud
Africa, Australia e le coste nord-occidentale degli Stati Uniti.
Anche il Mediterraneo è un bacino molto importante per la propagazione delle onde, e
vari litorali costieri sono interessati da eventi molto interessanti dal punto di vista
energetico.
L'ENERGIA DALLE ONDE
Viene classificata tra le cosiddette "energia alternative" o rinnovabili: infatti, il moto
ondoso oceanico produce un'energia in grado di soddisfare potenzialmente l'intero
fabbisogno energetico mondiale. Essa causa anche parecchi problemi a livello
ambientale: può sia alterare la conformazione dei fondali, sia inquinare l'acqua marina,
a causa delle emissioni di gas di scarico o la perdita di liquidi dalle centrali. Inoltre,
dal momento che, per evitare dispersioni di energia, le centrali devono essere
costruite nei pressi di città e coste, esse rovinano in parte il paesaggio marino e
rappresentano anche un ostacolo alle altre imbarcazioni.
L'energia delle onde consiste nel trasporto dell'energia cinetica dalle onde di
superficie dell'oceano e la cattura di tale energia per la produzione di energia a vari
scopi. La generazione di energia delle onde non è attualmente una tecnologia molto
impiegata, anche se ci sono stati tentativi di utilizzo sin da 1890.
Vi sono varie tecniche e dispositivi di sfruttamento del moto ondoso e la
trasformazione dell’energia cinetica delle onde in energia elettrica è oggetto di vari
studi e realizzazioni:
Colonna d'acqua oscillante: Il movimento delle onde che alzano e abbassano il livello
dell'acqua nella struttura mette in moto la colonna d'aria che sta sopra la superficie
dell'acqua. L'aria, uscendo e rientrando così dall'apertura superiore della colonna,
mette in moto una turbina, collegata ad un generatore che produce elettricità.
Salto idrico (sfruttato dai DISPOSITIVI DI TRACIMAZIONE): le onde raggiungono
altezze superiori ed è quindi possibile riempire un bacino a quota superiore rispetto al
livello del mare. Il deflusso continuo dell’acqua raccolta, a causa della forza di gravità,
permette il movimento delle turbine idrauliche e la produzione di energia elettrica.
Sistemi ad ondata: una sacca d’aria flessibile ancorata ad una boa, quando è investita
dalle onde si gonfia e sgonfia; l’aria entra ed esce dalla sacca, attraverso un’apertura
superiore nella quale è installato il turbo generatore.
Sistemi basati sull'ampiezza dell'onda: Il movimento delle onde può azionare dei
motori idraulici da accoppiare a un generatore elettrico. Una struttura galleggiante
semi sommersa, costituita da vari elementi, viene mossa dalle onde e appositi pistoni
idraulici mettono in moto un fluido che aziona il motore idraulico.
Sistemi basati sul principio di Archimede: Una struttura sommersa ancorata al fondo
marino, dotata di camera d’aria, è soggetta a cicli di compressione-decompressione. La
forma dell’apparato è quella di un grosso cilindro, avente la base ancorata al fondo e
un “cappello” mobile in senso verticale. Tra questi, c'è l'Archimedes Wave Swing,
costruito e sviluppato nel maggio 2004 al largo della costa portoghese.
Gli assorbitori puntiformi: sono delle strutture galleggianti che sono in grado di
catturare l’energia muovendosi in sintonia con le onde. Questo movimento può essere
utilizzato per pompare acqua o altro liquido attraverso una turbina che, anche questa
volta, è collegata a un generatore di energia elettrica.
LE CENTRALI A ONDE
Le centrali che sfruttano il moto ondoso si differenziano, oltre che per le tecniche di
utilizzo evidenziate in precedenza, anche in base alla posizione: abbiamo dispositivi
offshore, in mare aperto, dispositivi shoreline, in linea di costa e dispositivi near to
shore, vicino alla costiera.
Ovviamente un impianto “shoreline” avrà dei costi di manutenzione ben ridotti ma,
d’altro canto, la quantità di energia ricavabile risulta ben inferiore rispetto a quella
generata mediante un dispositivo offshore.
Sono diversi i progetti in tutto il mondo per ricavare energia dal movimento delle onde
e dalle maree, ne analizzeremo i principali.
IL PROGETTO LIMPET
Uno dei principali esempi realizzativi di generazione dell'energia elettrica da moto
ondoso è LIMPET (Land Installed Marine Powered Energy Transformer). Costruito
sulla costa dell’isola Irlandese di Islay, ha una capacità di 500 KW. Le onde
comprimono l’aria all’interno di una barriera cava di cemento lunga 20m, ancorata su
delle rocce costiere (Principio della colonna d'acqua oscillante) e l’aria compressa
aziona una turbina.
IL GENERATORE PELAMIS
L’impianto Pelamis, realizzato nel 2008 a 5 km dalla costa di Agucadoura, in Portogallo,
è un convertitore energetico prodotto dalla scozzese “Ocean Power Delivery Ltd”.
Esso è costituito da 3 elementi cilindrici lunghi 120 m (‘serpentoni’), galleggianti ed
ancorati al fondo marino. Ciascun serpentone è composto da 4 corpi cilindrici, collegati
fra di loro tramite giunti. Grazie all’azione delle onde i corpi si muovono relativamente
fra di loro e mettono in funzione dei pistoni idraulici interni e accoppiati a generatori
di energia elettrica.
In Brasile, nel 2014, è stato sperimentato un sistema in cui dei galleggianti sono
collegati ad una banchina tramite un braccio meccanico accoppiato ad un generatore.
Seguendo l'oscillazione del moto ondoso, si innesca una pompa idraulica a circuito
chiuso che trasporta l'acqua in una camera iperbarica. Qui la pressione e la portata
raggiungono livelli sufficienti a rilasciare getti che innescano l'azionamento di una
turbina collegata ad un generatore di corrente. Si tratta di un prototipo installato nel
porto atlantico di Pecem, nella Ceara, e realizzato da Coppe Submarine Technology
Laboratory.
In Norvegia la compagnia Kvernevik Engineering ha proposto la conversione di vecchi
pescherecci in piccole centrali elettriche. Nella prua dell’imbarcazione sono state
realizzate quattro camere dove scorre l’acqua al passare delle onde. Al suo passaggio,
nelle camere aumenta la pressione dell’aria che aziona le turbine poste in alto. Il
flusso inverso dell’acqua, invece, fa sì che l’aria venga risucchiata verso il basso,
attivando nuovamente la turbina, generando potenza. La stima calcolata di energia
prodotta in un anno è di 320 mila kWh.
WAVE DRAGON
Il progetto UE di ricerca Wave Dragon è il primo convertitore offshore di energia del
moto ondoso e alimenta la rete elettrica danese. Al progetto partecipano partner
provenienti da Austria, Danimarca, Germania, Irlanda, Svezia e Regno Unito.
Ormeggiato al largo, il Wave Dragon (237 tonnellate) recupera l'energia generata
dalle onde che lo sommergono; l'acqua è inizialmente accumulata in un serbatoio e
defluisce poi attraverso un gruppo di turbine che producono elettricità. Si tratta di
una nuova tecnologia competitiva rispetto alle centrali idroelettriche tradizionali.
Sono già in corso piani per costruire e installare impianti energetici di questo tipo in
altri paesi dell'Unione europea.
Un altro progetto importante è stato svolto da Sabella, una compagnia specializzata
nel campo dell'energia marina, con l'istallazione, tra il 2013 e il 2014, del primo
sottomarino francese che sfrutta correnti e maree per produrre energia (“Sabella
D10”), istallato nell'isola di Ushant in Bretagna. Esso è costituito da una serie di
turbine posizionate sul fondale marino, non visibili in superficie, che sono rese stabili
dalla gravità o ancorate in base alla natura del fondale. Le turbine sono orientate nella
stessa direzione delle correnti, in modo da catturare con le loro pale simmetriche il
riflusso d'acqua. Viene così attivato un generatore, il quale trasporta l'elettricità
prodotta alla costa grazie ad un cavo posto sotto la superficie dell'acqua.
In Australia, nell'aprile 2015, è stata aperta la prima centrale elettrica che sfrutta
l'energia del moto ondoso. Esistevano già piccoli dispositivi che sfruttano il potere
delle onde, ma il Wave Energy Project di Perth è la più ampia centrale grid-connected
del mondo, che aziona un insieme di dispositivi che sfruttano il moto ondoso. Il
dispositivo è formato da unità sommerse, che non galleggiano sull'acqua, il che le
rende meno vulnerabili a mareggiate e tempeste. Le boe sommerse sono collegate con
unità situate sul fondale marino: muovendosi con le onde azionano delle pompe, che
pressurizzano il fluido poi usato per far funzionare le idro turbine e i generatori
elettrici.
IMPIANTI A ONDE IN ITALIA
Anche l’Italia è impegnata ad estrarre energia dal mare, anche se le potenzialità del
Mediterraneo sono inferiori a quelle di altre aree oceaniche. Infatti, il Mediterraneo
è un mare marginale, e come tale è caratterizzato da una circolazione marina con
associati gradienti di temperatura sensibilmente più deboli rispetto a quelli oceanici.
Le onde, infatti, risentono delle dimensioni ridotte del bacino e sono caratterizzate
da altezze significative e periodi minori rispetto a quelle oceaniche.
Nella figura, è riportata la climatologia stagionale del potenziale energetico ondoso
lungo la fascia costiera italiana. I dati si riferiscono agli ultimi dieci anni e sono stati
ricavati mediante una simulazione numerica effettuata in ENEA con il modello WAM
(WAve predictionModel, WAMDI Group 1988). Dalla figura si può notare che le
regioni caratterizzate dai valori più elevati sono la Sardegna e la Sicilia. In
particolare, l’intera costa occidentale della Sardegna è interessata da valori superiori
a 12 kW/m sia in inverno che in autunno, mentre, per quanto riguarda la Sicilia, i siti
più significativi si trovano alle due estremità est e ovest della costa meridionale.
Al momento sono stati sviluppati solamente pochi impianti pilota e progetti:
Presso la diga del porticciolo turistico di Marina di Cicerone (Formia-Latina) a fine
2013 è stato alloggiato Rewec3 (Resonant Wave Energy Converter): un cassone in
cemento armato che sfrutterà il moto ondoso mediante il principio della colonna
d'acqua oscillante: un imbocco superiore collega una cavità verticale al mare, mentre
le onde, alternando la fase di cresta e quella di deflusso, producono un’alternanza di
pressione ed una conseguente corrente d’aria. Una turbina di Wells ne converte
l’energia cinetica in energia elettrica.
A Lampedusa è stata costruita una zattera galleggiante per produrre energia. Il
sistema Iswec, messo a punto da un gruppo di ricercatori del Politecnico di Torino, non
sfrutta l’ampiezza delle onde, ma la loro frequenza. Produrrà 150 MWh all’anno.
Un altro progetto è quello dell'ENEA, che a luglio 2015 ha presentato il dispositivo
PEWEC (Pendulum Wave Energy Converter), pensato per le coste italiane, dove le onde
sono di piccola altezza e alta frequenza. Esso consiste in un sistema galleggiante molto
simile a una zattera, da posizionare in mare aperto, in grado di produrre energia
elettrica sfruttando l’oscillazione dello scafo per effetto delle onde. Una decina di
questi dispositivi sarebbero in grado di produrre l'energia elettrica sufficiente ad un
paese di 3000 abitanti, e potrebbero contribuire a diminuire l'erosione attraverso la
riduzione dell'energia delle onde che si infrangono sulla costa.
Fonti:
www.energoclub.it
www.ideegreen.it
www.corriere.it
www.enea.it
www.wavedragon.net
www.eniscuola.net
www.fmboschetto.it
www.sabella.fr