energia elettrica dal mare - Università delle Tre Età UNITRE Sede

ENERGIA ELETTRICA DAL MARE
UNITRE DI SESTO CALENDE ENERGIA ELETTRICA DAL MARE -­‐ Relatore: Aldo Tasca Nel 2013 abbiamo affrontato il problema dell’uGlizzo dei combusGbili fossili (petrolio, metano, carbone), energia nucleare, energie rinnovabili, combusGbili da biomasse, etc. etc., esaminando caraPerisGche, riserve, uGlizzi, studi, progeR realizzazioni. Oggi prendiamo in considerazione quanto il mare può aiutare l’uomo nella produzione di energia elePrica pulita, rinnovabile, immensa, uGlizzando le maree, le correnG, le onde. Premessa: le condizioni climaGche del pianeta preoccupano da molto tempo i ricercatori e coloro che hanno responsabilità pubbliche e di governo. L’allarme è condiviso dalla maggioranza della popolazione occidentale e da anni la ricerca di energie alternaGve impegna studiosi, progeRsG, industriali, enG nazionali e locali. Nei decenni passaG, alla grande richiesta di energia è stato faPo fronte con l’uGlizzo sempre più massiccio dei combusGbili fossili e del nucleare. Negli StaG UniG, che è la nazione maggiormente uGlizzatrice di energia, la trasformazione degli impianG a carbone con quelli a metano è iniziata 30 anni fà e malgrado ciò, ancora oggi il 50% dell’E.E. viene prodoPa nelle centrali termoelePriche a carbone. Il passaggio dal carbone al petrolio -­‐ metano nel mondo occidentale durerà ancora qualche decennio. Il metano, è un combusGle che inquina circa il 50% in meno del carbone e il 20% in meno dei derivaG del petrolio. E’ presente nel mondo in giacimenG più numerosi e più ricchi di quelli del petrolio, ma la sua distribuzione su scala mondiale è rallentata a causa delle infrastruPure necessarie per la sua distribuzione; gasdoR lunghi migliaia di chilometri da realizzare, metaniere, rigassificatori, osGlità delle popolazioni coinvolte dalla presenza degli impianG ritenuG pericolosi, enorme impegno finanziario, etc. etc. Queste cause rallentano sopraPuPo la dismissione del carbone nelle centrali termoelePriche. Nei paesi in via di sviluppo il problema dell’inquinamento atmosferico globale inizia solo ora ad essere preso in considerazione. (La cina si impegna a ridurre del 20% la produzione di CO2 entro l’anno 2030). Intanto l’atmosfera del pianeta conGnua a peggiorare per la conGnua immissione di gas serra , anidride carbonica, metano, ossidi di azoto, anidride solforosa etc. Il valore di 400 ppm. di CO2 in atmosfera è un limite che gli scienziaG ritengono criGco per la stabilità delle condizioni meteorologiche del pianeta. Il limite è stato superato. Queste sono le moGvazioni -1
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principali per cui nel mondo si stanno lentamente diffondendo impianG di produzione di E.E. da fonG di energia alternaGva e rinnovabile, che madre natura ci offre gratuitamente. Le realizzazioni impianGsGche per l’uGlizzo del mare sono solo all’inizio e la produzione di E.E. è ancora poco significaGva rispePo a quanto prodoPo da impianG eolici, solari, biomasse già in esercizio in varie parG del pianeta. TuPavia gli studiosi e i tecnici, sono convinG che se ben progePaG, gli impianG marini potranno dare un contributo notevolissimo per il soddisfacimento della domanda mondiale di energia elePrica. Teoricamente il mare potrebbe soddisfare la domanda di E.E. aPualmente assorbita da tuPe le aRvità umane sul pianeta. Esaminiamo quanto fino ad oggi realizzato o in via di progePazione e di sperimentazione. L’impianto più importante per capacità di produzione di E.E. è quello in servizio dal 1966 in Francia, località S. Malo, alla foce del fiume Rance che sfocia nell’oceano. 24 turbine producono 240 MW di potenza uGlizzando una portata d’acqua di 18000 mc./sec. SfruPa due volte al giorno il flusso di alta-­‐ bassa marea di circa 13 mt. di dislivello. E’ in grado di generare 600 milioni di kwh. in un anno. Da circa un anno è entrata in servizio una centrale simile in Corea del Sud, della potenza di 254 MW. Il Canada possiede un impianto di 20 MW. di potenza. Altri impianG di bassa potenza sono in esercizio in Cina, Russia. -2
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LimiG applicaGvi: costo di realizzazione elevato, disconGnuità di produzione, erosione delle coste che modificano i flussi di marea, sedimentazione all’interno del bacino, disturbo della fauna iRca, impaPo visivo e ingombro cosGero notevole. Altre realizzazioni molto interessanG sono cassoni di cemento armato da disporre lungo i moli, dighe, frangi fluR, dentro i quali le onde comprimono e aspirano l’aria facendo girare una turbina. Se ne stanno installando per una lunghezza di 600 metri in un nuovo molo nel porto di Civitavecchia. La produzione prevista è di 5 milioni di kwh/anno. La realizzazione costa solo il 5% in più del costo del molo. “Aquilone del mare” è un generatore di E.E. realizzato su brevePo italiano dai professori Coiro e Morrone dell’università di Napoli. Si traPa di un galleggiante ancorato sul fondo e traPenuto da una catena che lo lascia libero di orientarsi nel senso della corrente. Due eliche mosse dalla corrente marina, mePono in moto un generatore di E.E. -­‐ Un altro generatore è’ posizionato in prova a 15 mt. di profondità nella laguna veneta. Può erogare 100 KW. di potenza con corrente marina di 2,6 mt/sec. Alcuni generatori simili sono in servizio, uGlizzando le correnG marine oceaniche della Corrente del Golfo, lungo le coste degli StaG UniG. “Kobold” (brevePo italiano) è una unità galleggiante ancorata -3
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al fondo marino nel canale di Sicilia dal 2001, al largo di Ganzirri a nord di Messina. Produce energia elePrica tramite la rotazione di un asse verGcale spinto dalle pale messe in movimento dalla corrente. Genera potenza di 40 KW. che viene ceduta all’Enel. Un secondo gruppo della potenza di 80 KW. è stato realizzato per dare illuminazione a una delle tante isole indonesiane che sono senza energia elePrica. A Venezia si sta sperimentando dal 2012 un generatore chiamato GIANT. Consiste in uno statore fissato ad un supporto rigido e un rotore montato su di un galleggiante. Il movimento del galleggiante, mosso dalle onde anche di piccola enGtà come quelle prodoPe dal passaggio di imbarcazioni, produce nello statore elePricità a bassa frequenza. Questa viene inviata ad un alimentatore elePronico (Switchin) per la trasformazione in corrente conGnua, converGta poi in alternata a 220V. da un inverter. L’apparecchiatura è installata e funzionante nel canale della Giudecca. Un tubo d’acciaio di 180 mt. di lunghezza del diametro di 4 mt. e con giunG snodaG “Pelamis Sea Snake”, galleggiando sulle onde del mare di Scozia, è in grado di sviluppare 740 KW. di potenza uGlizzando il movimento relaGvo delle singole sezioni. QuesG movimenG agiscono su pistoni idraulici, installaG nell’interno dei tubi e mePono in pressione fluidi che fanno girare turbine. -4
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Nel nord dell’Irlanda è installata e funzionante dal 2008 una turbina composta da due rotori muniG di eliche da 16 metri, che girando a 10/20 rotazioni al minuto, erogano fino a 1,2 MW di potenza per 18/20 ore al giorno. E’ posizionata a 400 mt. dalla costa ed è costata 10 milioni di sterline. (SoPo i 2 nodi di velocità, la turbina si ferma). Turbine dieci volte più potenG saranno installaG nelle acque del nord del Galles e in Canada. Una società americana prevede l’installazione di turbine da 250 MW. per uGlizzare l’energia cineGca dell’acqua del Mississippi. Un progePo in via di realizzazione vuole sfruPare contemporaneamente il moto verGcale e la spinta orizzontale delle onde per generare E.E. a cosG molto bassi. Il Sistema EDS di Tecnomac, Made in Italy, caPura e trasforma l’energia delle onde quando queste, vicino alla riva, si trasformano da onde lunghe in onde frangenG. Una società californiana ha già prodoPo 2 MW di potenza (ampliabili a 8 MW) da un impianto galleggiante al largo della California, che sfruPa il moto verGcale delle onde e la pressione dell’acqua per mePere in moto la turbina. ProtoGpi sono in prova e o in esercizio per uGlizzare la differenza di temperatura dell’acqua tra la superficie e la profondità del mare (energia Talassotermica). La differenza di temperatura tra l’acqua in superficie e quella in profondità che permePe di far evaporare un liquido (ammoniaca) che aziona una turbina. -5
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Un altro progePo per generazione di EnergeGca elePrica sfruPa l’osmosi uGlizzando acqua a diversi livelli di salinità. Due acque di concentrazione salina diversa sono separate da una membrana osmoGca. L’acqua salata a maggior concentrazione tende ad aRrare quella dolce provocando una pressione che viene uGlizzata per produrre energia elePrica alimentando delle turbine. **************** L’Associazione europea dell’Energia Oceanica prevede per il 2050, potenza elePrica installata lungo le coste dell’Oceano AtlanGco, Mare del Nord, e Mare Mediterraneo pari al 15% del fabbisogno elePrico dell’Europa. Il raggiungimento del risultato sarà subordinato a semplificazioni burocraGche e al sostegno poliGco-­‐
economico. Nove paesi U.E. più la Norvegia parteciperanno al progePo per la realizzazione di una rete elePrica di 6.000 km. di cavi soPomarini nel Mare del Nord, per collegare centrali generatrici di energia rinnovabile del vecchio conGnente. Gran Bretagna e Danimarca contribuiranno con l’eolico, Francia con le maree, Svezia con impianG idroelePrici, Germania con pannelli solari, Irlanda, Olanda, Lussemburgo, con le loro energie rinnovabili. Questa grande rete del Mare del Nord in dieci anni avrà una potenza di 30 GigawaP.(l’impegno finanziario previsto è di 30 miliardi di Euro). La Norvegia avrà la funzione di ricevere l’energia in esubero e di resGtuirla nei momenG di maggiore richiesta. La des7nazione finale del progeAo sarà la realizzazione della rete estesa a tuAo il con7nente europeo. -6
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Le ricerche, la progePazione, la realizzazione di nuovi impianG mare-­‐motrici coinvolge tuPe le nazioni lambite dai mari (e in parGcolare StaG UniG, Inghilterra,Spagna, Portogallo, Irlanda, Finlandia). E’ quesGone di tempo, di impiego di capitali, ma la via è ormai tracciata e ogni anno sempre più “centrali verdi” contribuiranno a generare energia elePrica pulita, con sviluppo di nuova tecnologia, assunzione di nuove maestranze e riducendo (si spera) in modo significaGvo il danno ambientale prodoPo dall’inquinamento atmosferico del nostro pianeta. -7