Sarzana, che Botta!

L’energia presente nei mari e negli oceani può essere estratta con diverse tecnologie, sotto elencate. Ad oggi sono stati sperimentati molti sistemi di estrazione di questa energia ed alcuni sono già in uno stadio precommerciale.

“Pensate al movimento delle onde, al flusso e riflusso, all’andirivieni delle maree. Che cos’è l’oceano? una enorme forza perduta. Come è stupida la terra, a non valersi dell’oceano!” (Victor Hugo – Novantatré, 1874)

Energia delle correnti marine:

Sfrutta l’energia cinetica prodotta dalle correnti marine, enormi masse d’acqua in movimento che non si mescolano tra loro ma scorrono a lungo l’una accanto all’altra, sopra e sotto, seguendo una direzione quasi costante e con una caratteristica velocità, le quali possono essere paragonate ad immensi fiumi in seno al mare.

Uno dei siti più interessanti per lo sfruttamento in ambito mediterraneo di questa energia rinnovabile è lo Stretto di Messina, caratterizzato da correnti con velocità di 1,5 m/s (abbiamo letto che 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).

L’energia delle correnti di marea rappresenta una delle fonti più interessanti ed inesplorate tra le fonti di energie rinnovabili.

Link utili:  (1) (2)

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Energia a gradiente salino (osmotica)

E’ l’energia che sfrutta il flusso spontaneo dell’acqua da una soluzione a concentrazione minore (acqua dolce) verso una più concentrata (acqua salata). Tale condizione si verifica in natura alla foce dei fiumi.

I procedimenti studiati si basano sull’osmosi mediante membrane a ioni specifici. Un tempo il costo della membrana era un forte ostacolo. Una nuova membrana, più economica, formata da plastica polietilene modificata elettricamente, l’ha resa adatta per un potenziale uso commerciale. Iniziati negli anni Novanta, gli studi per la realizzazione di queste membrane sono diventati operativi soltanto negli ultimi anni, quando nei Paesi Bassi è stato attivato un impianto sperimentale in grado di generare circa 50 kW di energia. Nel novembre 2009 in Norvegia è stata poi aperta la prima centrale osmotica del mondo, ma anche questa struttura genera per ora una quantità insignificante di energia: perché questa fonte risulti conveniente dal punto di vista commerciale, l’efficienza delle strutture produttive dovrebbe aumentare almeno di 5 volte.

Potenzialmente questa fonte di energia potrebbe quindi arrivare a soddisfare fino al 7% del fabbisogno mondiale. Attualmente però la produzione su larga scala di energia osmotica sarebbe del tutto impraticabile: per generare 25 MW di elettricità (in grado di alimentare circa 30.000 famiglie) sarebbero necessari addirittura 5 milioni di metri quadrati di membrana. Diversi paesi stanno tuttavia concentrando le proprie ricerche su questo tema, dal momento che l’energia osmotica, oltre ad essere totalmente sostenibile dal punto di vista ecologico (l’unico prodotto di scarto della sua produzione è l’acqua salmastra), risulta molto più affidabile delle altre fonti rinnovabili, essendo costantemente disponibile in tutte le stagioni e in qualsiasi condizione climatica.

Video del 2009

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Energia mareomotrice (o delle maree)

Sfrutta l’innalzamento e l’abbassamento ritmico del livello del mare provocato dall’azione gravitazionale della luna e del sole in quelle zone che, per la loro particolare configurazione, sono soggette a dislivello tra alta e bassa marea di valore elevato (in alcune zone del pianeta, per esempio, si registrano maree anche con 20 m di ampiezza verticale).

In una tipica centrale ad energia maroemotrice l’acqua affluisce e defluisce in un vasto bacino, passando attraverso una serie di tunnel nei quali, acquistando velocità, fa girare delle turbine collegate a generatori.  Durante la bassa marea l’acqua del bacino defluisce verso il mare aperto, mettendo nuovamente in rotazione la turbina. Quando il livello del mare ricomincia 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.

In Bretagna, alla foce del fiume Rance, fra Saint-Malo e Dinard, tra il 1961 e il 1966 è stata costruita una centrale che sfrutta la marea che da quelle parti raggiunge 13,5 m di dislivello. Con la sua produzione, ogni anno la centrale copre il 3 % del fabbisogno elettrico della regione.

I limiti principali di queste centrali sono:  il costo di installazione elevato; la difficoltà di collocazione (indicativamente, i siti idonei devono avere ampiezze di marea superiore ai 3 metri e topografia favorevole all’installazione); la discontinuità nella produzione; l’erosione delle coste creata dalle centrali che modificano i flussi di marea; la tendenza alla sedimentazione all’interno del bacino (soprattutto se collocate alla foce dei fiumi); il disturbo per l’ecosistema, in particolare per la fauna ittica.

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Energia del moto ondoso

Sfrutta il frangere incessante delle onde, una delle forze naturali più antiche e potenti. L’energia cinetica liberata dal moto ondoso potrebbe soddisfare il fabbisogno mondiale di qui all’eternità. Ma come spesso accade, risulta difficile tradurre la teoria in pratica. La forza delle onde e delle correnti non è concentrata su un territorio limitato, ma si disperde in spazi vastissimi, per cui le dimensioni degli impianti a turbine sarebbero mastodontiche.

Tra i tipi di tecnologie adottabili:

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A colonna d’acqua oscillante:  il sistema sfrutta la variazione di pressione dell’aria causata della onde in una apposita camera. La camera è una sorta di contenitore, semi-immerso nel mare, completamente aperto nel fondo e chiuso nella parte superiore. Le onde causano una variazione ciclica del livello dell’acqua nel contenitore, quindi della pressione dell’aria intrappolata nella parte superiore del vano. Nel cielo della camera vi sono aperture di sezione ridotta in cui l’aria defluisce e gerenra energia tramite particolari turbogeneratori ad aria, in grado di ricevere la spinta sia nella fase di compressione che in quella di decompressione. Esistono impianti dimostrativi di questa tecnologia, anche per potenze interessanti (ci sono progetti per impianti da 2 MW).

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A punti galleggianti/assorbitori: galleggianti vengono collegati a meccanismi in grado di convertire l’energia cinetica generata dal movimento alternato in energia elettrica.

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Ad attenuatori: questa tecnologia è in avanzata fase di sperimentazione (in Portogallo, i Pelamis). I tratti cilindrici, detti anche serpenti di mare giganti, sono connessi con giunti flessibili. Il moto ondoso fa sì che questi giunti avanzino ed indietreggino pompando olio dentro motori idraulici. A loro volta i motori azionano generatori che producono elettricità (vedi i video 1 e 2 ).

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Energia talassotermica (OTEC)

Sfrutta le differenze di temperatura tra la superficie marina e le profondità oceaniche. Spesso viene anche indicata come OTEC, acronimo inglese per Ocean Thermal Energy Conversion. Il principio è concettualmente simile a quello di una centrale termoelettrica a vapore. Si utilizza un ciclo chiuso che usa l’acqua calda della superficie per far evaporare un liquido interno (es. ammoniaca); l’aumento di pressione fa girare una turbina collegata ad un generatore. L’ammoniaca, scesa a contatto con l’acqua fredda delle profondità, torna allo stato liquido e risale, ricominciando il ciclo.

Secondo il National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Colorado, una superficie di 60 milioni di chilometri quadrati di mare tropicale produrrebbe energia pari a 250 miliardi di barili di petrolio.  Ma tali impianti possono funzionare solo in quelle zone dove la differenza di temperatura tra la superficie ed il fondo sia almeno di 20 C°: ad esempio nei mari tropicali, molto profondi e caldi, dove nello strato superficiale – 100 m circa – la temperatura varia tra i 25 e i 30°C, e oltre i 400 metri di profondità giungono le acque provenienti dai poli, a temperature di 0 – 4 °C.  Inoltre sono soggetti ad un’elevata combinazione di costi (OTEC di 5 megawatt costerebbe dagli 80 ai 100 milioni di dollari in cinque anni) e rischi (tempeste).

La prima centrale di questo tipo è stata realizzata nel 1996 presso le isole Hawaii, a Tahiti e a Bali: la potenza installata è di 50 kW, ma si ritiene sia possibile realizzare impianti di taglia nell’ordine di alcuni MW.

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