Energia dalle onde del mare: tutto quello che bisogna sapere

Il futuro dell’energia dalle onde del mare è in continua crescita. Per garantire un costante approvvigionamento energetico, si punta su risorse naturali illimitate come l’acqua, il sole e il vento e l’energia dal moto ondoso, dalle maree è l’ultima frontiera delle energie rinnovabili. Progetti pilota sono in corso di sviluppo in tutto il Mondo.

I Paesi che stanno investendo di più sullo sviluppo di questa nuova tipologia sono gli Stati Uniti, il Canada e l’Australia.

Ma anche la costa atlantica dell’Europa offre alcuni tra i migliori siti di energia marina al mondo, con onde gigantesche che si schiantano sulle coste di Scozia, Irlanda, Regno Unito, Francia, Spagna e Portogallo.

Che cos’è l’energia dalle onde

Si tratta dell’energia cinetica del movimento delle onde. Delle varie forme di energia dal mare, quella dal moto ondoso è quella studiata da più tempo e che ha visto il maggior numero di sperimentazioni, soluzioni e prototipi impiantistici.

Offre una efficienza potenziale maggiore di quella solare. Tuttavia, non è semplice sfruttarla. Spesso infatti ci si trova di fronte ad alcune problematiche quali la corrosione dell’attrezzatura sommersa e i problemi relativi al corretto ancoraggio delle attrezzature.

Come si può ricavare energia dalle onde?

Il meccanismo di base è molto simile a quello della produzione dell’energia eolica. L’unica differenza sta nel fatto che le turbine vengono mosse dalla forza cinetica dell’acqua anziché dal vento.

Analizziamo qui di seguito le diverse tecnologie di sfruttamento del moto ondoso, ritenute tra le più promettenti.

Sistemi con impianti sommersi

Tecnologia off-shore che sfrutta il principio di Archimede: l’AWS (Archimedes Wave Swing). Consiste in una struttura sommersa e fissata al fondale marino. La parte superiore è costituita da un cilindro cavo che si muove in verticale sfruttando il cambiamento di pressione idrostatica dovuto al passaggio delle onde.

L’energia meccanica così derivata viene trasformata in energia elettrica grazie ad un generatore. La potenza ideale di questi impianti è di circa 2 MW. Ne esiste una realizzazione funzionante lungo le coste del Portogallo.

Sistemi con apparati galleggianti

Il cosiddetto sistema Pelamis è formato da cilindri galleggianti che sfruttano l’ampiezza delle onde in mare aperto. Il movimento delle onde va ad azionare dei pistoni idraulici collegati ad un generatore elettrico.

I prototipi realizzati fino ad ora sono di solito composti da 5 grossi cilindri collegati tra loro, per una lunghezza totale che supera i 100 metri.
Gli svantaggi di questo tipo di tecnologia riguardano l’impatto visivo e l’occupazione di superficie marina potenzialmente pericolosa per la navigazione.

Sistemi OWC

Soluzione tecnologica molto interessante che sfrutta il principio della colonna d’acqua oscillante: l’OWC (Oscillating Water Column).

I sistemi OWC sono costituiti da strutture in acciaio o calcestruzzo, parzialmente immerse in mare. In genere, però, vengono realizzati nei pressi della linea di costa. Possono anche essere installati su piattaforme off-shore per meglio sfruttare la potenza delle onde al largo delle coste.

In questo caso, l’energia elettrica si ottiene attraverso un processo di tipo pneumatico abbinato al particolare principio di funzionamento delle turbine Wells. L’onda ascendente provoca una compressione di aria all’interno della camera dove è installata la turbina e la mette in rotazione. L’onda discendente, invece, provoca una decompressione che, anch’essa, mette in moto la turbina.

Con questo tipo di funzionamento, né la parte meccanica né la turbina subiscono l’azione corrosiva dell’acqua del mare.

Ad oggi, la tecnologia OWC è la soluzione più economica per produrre energia elettrica dal moto ondoso. Il range di potenza degli impianti esistenti va dai 60 kW ai 1000 kW.

I principali svantaggi riguardano l’impatto visivo e la rumorosità della turbina.

Esistono diversi esempi di impianti OWC realizzati e perfettamente funzionanti.

Qual è il vantaggio della produzione di energia dalle onde del mare?

Sono davvero tanti i vantaggi che derivano dall’energia ottenuta dal moto delle onde. Possiamo riassumere il tutto dicendo che si tratta di una forma di energia sicura e pulita. Ma entriamo un po’ più nel dettaglio:

• è inesauribile, a differenza ad esempio dei combustibili fossili che stanno andando a scomparire
• non inquina perché non crea sottoprodotti nocivi come gas e rifiuti
• è facilmente prevedibile grazie allo studio dei venti
• indipendente dalle società che estraggono petrolio
• può fornire posti di lavoro a milioni di persone
• vicina ai luoghi in cui è possibile utilizzarla, molto spesso lungo le coste sorgono grandi città
• non causa alcun danno alla terraferma
• può produrre quantità enormi di energia: la densità di potenza è di circa 30kW- 40kW per metro di onda; andando più in profondità, la densità di potenza aumenta fino a circa 100 kW
• può essere sfruttata anche in mare aperto, dove aumenta anche il potenziale energetico delle onde

Energia dalle onde, svantaggi

Oltre che essere una semplice fonte di energia pulita e da fonti rinnovabili, ha anche i suoi svantaggi. Esaminiamoli:

• è adatta solo in determinate posizioni: solo le città vicine ai mari ne possono infatti beneficiare direttamente. I paesi senza sbocco sul mare e le città più interne devono invece trovare fonti di energia alternative
• può essere pericolosa per alcune specie marine in quanto col rumore generato può arrecare danni all’ecosistema
• può recare disturbo alle navi commerciali e private
• necessita condizioni meteorologiche ottimali; quando piove, ad esempio, la potenza delle onde diminuisce in maniera significativa
• è fonte di inquinamento visivo ed acustico
• richiede costi di riparazione e manutenzione piuttosto elevati

Dove sono gli impianti in Italia per ricavare energia dalle onde

A Marina di Pisa è attivo il primo impianto che sfrutta il moto ondoso per produrre elettricità. L’impianto è collocato sulla superficie del fondo marino al largo delle coste pisane ed ha una una potenza di 50kW.

È installato a circa 7 metri di profondità e dista 200 metri dalla costa. Alla terra è ben collegato con cavi completamente interrati.

Come funziona: l’impianto è costituito da una guida su cui è montata una componente mobile che viene spostata avanti e indietro dalle onde. un sistema elettromeccanico trasforma il movimento in energia elettrica, mentre un accumulatore permette un’uscita stabile dell’energia.

L’impianto non è visibile, non intralcia la navigazione ed è innocuo per la fauna marina.

Il progetto è stato realizzato dalla 40 South Energy, società con una sede a Londra ed una in Toscana (Ospedaletto di Pisa).

Energia dalle onde, il metodo a pistoni idraulici

Secondo il Dipartimento per l’energia degli Stati Uniti, l’energia dalle onde potrebbe coprire il 15% del fabbisogno energetico americano entro il 2030.

L’intenzione, dunque, è di mettere in campo tutte le risorse tecnologiche necessarie per consentire alla centrali elettriche di catturare l’energia prodotta dalle correnti marine e trasformarla in elettricità pronta all’uso. Una missione non certo semplice da portare a termine, visto che le attuali tecnologie a disposizione si basano sullo sfruttamento di un unico asse che presuppone un movimento ondoso unidirezionale per generare una quantità di potenza sufficiente.

La sfida, dunque, è più che mai aperta e già da tempo solletica la fantasia di ingegneri ed esperti del settore impegnati nella progettazione di dispositivi che riescano a centrare l’ambizioso obiettivo.

Uno di loro è il britannico Sam Etherington che ha messo a punto un dispositivo a pistoni idraulici in grado di assorbire l’energia prodotta dal movimento naturale dei flutti marini.

Il sistema, infatti, sfrutta sia le depressioni che i picchi delle onde provenienti da qualsiasi direzione, la cui forza viene catturata e trasformata in energia da una lunga catena di pistoni collegati fra loro, che si flettono a catena cavalcando ogni sommità o avvallamento delle onde.

Allo stesso tempo, i pistoni lavorano simultaneamente per movimentare un fluido idraulico posto all’interno di ogni cilindro dando vita ad una pressione che viene immagazzinata in appositi accumulatori e liberata nel motore idraulico.

Il sofisticato prototipo messo a punto grazie alla collaborazione della Lancaster University ha già ottenuto un prestigioso riconoscimento (James Dyson Award) e una cospicua somma di denaro che servirà a perfezionare il dispositivo e avviare un’ultima e decisiva fase sperimentale.

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Ultimo aggiornamento il 5 Marzo 2024 da Rossella Vignoli