Cresce la necessità di sfruttare forme di produzione energetica da più fonti rinnovabili. A questo proposito, l’energia marina comincia a prendere piede, con soluzioni tecnologiche sempre più innovative.
TAKEAWAY
- L’energia dal mare è una delle fonti rinnovabili più interessanti per il potenziale che potrebbe generare e perché è, grazie all’alta prevedibilità, è in grado di integrarsi bene in un mix composto da eolico e fotovoltaico, fonti intermittenti.
- A partire dall’Unione Europea, protagonista mondiale del settore in termini di ricerca e sviluppo, fino agli Stati Uniti e a vari paesi asiatici, ci sono segnali di sempre più forte interesse a sviluppare tecnologie per generare energia da onde, maree e correnti.
- A livello tecnologico, sono diverse le soluzioni: l’italiana ISWEC, che integra anche il fotovoltaico; la scozzese Orbital O2, la “turbina mareomotrice più potente del mondo”; la statunitense DEEC-Tec, caratterizzata dalla duttilità applicativa. Sono solo alcuni esempi che mostrano l’interesse della ricerca applicata a questo ambito di produzione energetica.
Lo sviluppo delle tecnologie per l’energia mareomotrice è al punto di svolta. Vero, è da anni che se ne parla, ma mai come oggi si sta prefigurando uno scenario realistico e si sono posti obiettivi un po’ più concreti, anche per fronteggiare le sfide imposte dai cambiamenti climatici.
L’Unione Europea, la più avanzata al mondo in questo comparto, ha fissato l’obiettivo di 100 MW di capacità energetica da onde e maree entro il 2025 e di 1 GW entro il 2030, per arrivare a centrare un ambizioso traguardo al 2050 con 40 GW dall’energia marina.
L’obiettivo è possibile, ma solo grazie al sostegno in termini di incentivi e politiche mirate. La crisi energetica innescata dall’invasione dell’Ucraina ha portato a potenziare la volontà di produrre energia da fonti rinnovabili.
La Commissione europea, a questo proposito, ha presentato l’iniziativa REPowerEU, che sostiene una diffusione massiccia e accelerata delle energie rinnovabili. In questo senso si propone di incrementare l’obiettivo 2030 dell’UE per le rinnovabili dall’attuale 40% al 45%, obiettivo approvato dal Parlamento europeo proprio di recente. Agli Stati membri è richiesto che il 5% della capacità di energia rinnovabile di nuova installazione sia riservato alle tecnologie innovative.
L’interesse nei confronti delle tecnologie per l’energia mareomotrice potrebbe essere rafforzato dalla opportunità di fornire una fonte energetica non solo alternativa, ma anche complementare all’eolico e solare.
Il giusto mix di energia da moto ondoso, eolica e solare può creare i presupposti per una forma di produzione energetica più stabile: a differenza dell’energia dal vento o dal sole, intermittenti, le fonti di produzione di energia marina – dalle onde, dalle maree o dalle correnti oceaniche – sono altamente prevedibili.
Energia marina: una crescita sostenuta in tutto il mondo
Non è solo l’Europa a sostenere la crescita delle soluzioni per produrre energia dal mare. Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti quest’anno ha stanziato 25 milioni di dollari per sostenere otto progetti di energia da onde, che costituiranno il primo ciclo di test in acque aperte presso una struttura dell’Oregon State University.
Per rendere più snello ed efficace il lavoro degli sviluppatori tecnologici, il National Renewable Energy Laboratory (NREL) ha realizzato un atlante delle energie marine, che permette a tutti di accedere ai dati necessari per iniziare a pianificare il lavoro di sviluppo e sperimentazione delle tecnologie per l’energia mareomotrice.
In Australia, il Governo ha approvato – nel 2021 – una legge sulle infrastrutture elettriche offshore, fornendo un quadro politico definito per la costruzione e la gestione di progetti elettrici in mare. In essa è contemplata, tra le fonti rinnovabili marine, anche l’energia dell’oceano.
Anche in Asia vi sono diversi Paesi che hanno già realizzato soluzioni per l’energia del mare. Un esempio di tecnologia per l’energia mareomotrice è il Sihwa Lake Tidal Power Plant, in Corea del Sud, entrato in funzione nel 2011 e con una capacità di 254 MW.
Il più recente segnale di rinnovato interesse giunge dal Giappone. Il colosso navale Nippon Yusen Kaisha ha annunciato ad agosto che parteciperà a un progetto per la produzione di energia dalle maree previsto a Singapore.
Tecnologie per l’energia mareomotrice: le soluzioni di produzione
Quando si parla di energia dal mare si intendono diverse modalità di produzione: dalle onde, dalle correnti oceaniche, dalle maree e l’energia a gradiente salino. Quest’ultima è ottenuta dalla differenza di concentrazione salina tra l’acqua del mare, salata, e l’acqua di fiume, dolce.
Cominciamo dalle soluzioni WEC (Wave Energy Converter). In Italia, per esempio, è attivo ISWEC (Inertial Sea Wave Energy Converter), nato da un progetto di ricerca del Politecnico di Torino supportato in collaborazione con ENI: insieme hanno anche avviato il laboratorio di ricerca congiunta MORE – Marine Offshore Renewable Energy Lab dedicato allo studio delle energie rinnovabili marine. ISWEC intende fornire energia elettrica a impianti offshore.
A Ravenna è già attivo un primo impianto pilota, collegato alla piattaforma PC80 di ENI, che sta lavorando – insieme a Cassa Depositi e Prestiti, Fincantieri e Terna – per arrivare a industrializzare le tecnologie per l’energia mareomotrice.
Questo primo esemplare, il primo che integra la produzione da moto ondoso con quella solare (nella piattaforma è integrato un impianto fotovoltaico), ha già superato il suo potenziale massimale di 50 kW, ma l’idea è di sviluppare 118 impianti ISWEC industriali per arrivare a produrre circa 12 MW di energia elettrica dal moto ondoso.
Sfrutta sempre l’energia dalle onde Waveline Magnet, della società cipriota-britannica Sea Wave Energy Limited (SWEL), ma lo fa sotto forma di diverse piattaforme galleggianti collegate da un sistema di alimentazione centrale a forma di spina dorsale.
Si presenta come una soluzione dal costo di produzione basso, grazie alla massa ridotta dei materiali utilizzati, prevalentemente di plastica riciclata. La tecnologia SWEL utilizza materiali e componenti che possono essere reperiti e forniti senza la necessità di nuove linee di produzione specializzate o di un’infrastruttura che li ospita.
Un’altra tecnologia per l’energia mareomotrice che sfrutta le onde è Wavestar, nata da un’idea da Niels Hansen, direttore dell’Institute of Technical Thermodynamics and Thermal Process Engineering dell’Università di Stoccarda, e da suo fratello Keld, il cui obiettivo è realizzare un WEC da 1 MW in scala reale da testare commercialmente.
I due hanno deciso di realizzare una soluzione capace di produrre energia in modo regolare dalle mareggiate dell’oceano e dalle onde che si susseguono a breve distanza. L’obiettivo è stato raggiunto con una fila di boe semisommerse, che si alzano e si abbassano a turno al passaggio dell’onda, permettendo di produrre energia in maniera costante, nonostante le onde siano periodiche.
Inoltre, hanno messo a punto un sistema di protezione dalle tempeste, uno dei tanti aspetti brevettati del progetto, che garantisce la sopravvivenza in mare della macchina. Questo è un passo cruciale, in quanto uno degli elementi critici nella produzione di energia in mare aperto è legato all’ambiente estremo.
Tecnologie per l’energia mareomotrice: focus sullo sfruttamento di correnti e maree
Partono sempre dallo sfruttamento delle onde le tecnologie per l’energia mareomotrice messa a punto dal NREL, che è altresì in grado di sfruttare le correnti e le maree. Si chiama DEEC-Tec (tecnologia di conversione energetica distribuita incorporata) e – in futuro – intende sfruttare la possibilità di generare elettricità anche da automobili, edifici e perfino dai vestiti.
Per riuscirci, sfrutta le sue caratteristiche intrinseche, sotto forma di singoli convertitori di energia che lavorano insieme, un po’ come avviene con le cellule muscolari, per creare una struttura più grande: un unico convertitore di energia più grande e spesso flessibile.
Combinati insieme, questi convertitori di energia possono costituire la base di paratie o di strutture di supporto, creando una serie di strutture di conversione energetica basate su DEEC-Tec, dalle forme differenti e sotto forma di oggetti adattabili.
Una delle potenzialità della tecnologia per l’energia mareomotrice è anche la sua duttilità, che si manifesta anche nelle dimensioni.
Da piccole unità di generazione si arriva a soluzioni di notevole grandezza. Un esempio è Orbital O2, presentata come “la turbina mareomotrice più potente del mondo”, in grado di generare elettricità verde potenzialmente sufficiente per duemila abitazioni, evitando l’emissione in ambiente di un quantitativo equivalente pari a 2.200 tonnellate di CO2 all’anno.
È in funzione, al largo delle coste settentrionali della Scozia continentale, ormeggiata tramite ancore per sfruttare le correnti di marea grazie a rotori subacquei che catturano la densa energia che scorre. È collegata tramite un cavo sottomarino alla rete elettrica locale e contribuisce ad alimentare le comunità delle isole Orcadi.