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    AMBIENTE  TERRA



ENERGIE RINNOVABILI


ENERGIA MARINA


Con energia marina, energia oceanica o energia pelagica si intende l'energia racchiusa in varie forme nei mari e negli oceani.

Anche lo sfruttamento delle correnti marine rappresenta, ad oggi, una nuova fonte di energia alternativa e rinnovabile, che diversi ricercatori indicano come la più plausibile a provvedere ad una parte sostanziale della energia rinnovabile a livello globale.
Con il termine energia marina si intende l'energia ricavata, in varie forme, dai mari e dagli oceani.

Tale energia, si può produrre attraverso due tipi di tecnologia: fluidodinamica (correnti, onde, maree) e di gradiente (termico e salino).
I sistemi di estrazione di questa energia attualmente conosciuti sono i seguenti:

Energia delle correnti marine
Energia a gradiente salino (osmotica)
energia mareomotrice (o delle maree)
energia del moto ondoso
energia talassotermica (OTEC)

Ma vediamoli nel dettaglio.


ENERGIA DALLE CORRENTI MARINE


Lo sfruttamento delle correnti marine rappresenta una tipica forma di produzione d'energia alternativa e rinnovabile. Ha certamente dei limiti. Può essere utilizzata in contesti marginali ed a bassa scala produttiva e non può fornire risposte globali al problema dell'energia. Si identifica però come migliore ipotesi energetica per determinati contesti decentrati. A questi rivolgiamo il nostro approfondimento.

Una società italiana ha recentemente sperimentato un sistema di sfruttamento dell'energia marina prendendo come spunto le eliche dei traghetti. La sperimentazione è stata compiuta al largo di Torre Faro, 200 metri al largo di Messina dove le correnti marine raggiungono mediamente una velocità di 1-3 metri al secondo. Un sistema a turbina sommersa, denominata Kobold, riesce a trasformare la corrente marina in energia elettrica per una capacità di 24-30 kW. Le turbine sono state costruite con pale ampie 5 metri, poste in bassa profondità (2-3 metri), ancorate sul fondo e ad una piattaforma superficiale. Quanta energia produce una turbina? Una corrente di 3m/sec. genera circa 100 kW. Una forte corrente da 3m/sec. arriva perà esponenzialmente alla capacità di 800 kW.

La realizzazione del progetto è stata curata dalla società "Ponte di Archimede" che ora punta ad offrire la propria tecnologia ed esperienza alla Cina, all'Indonesia e alle Filippine. In questi paesi molte isole sono scollegate dalla rete elettrica nazionale a causa del costo elevato delle infrastrutture necessarie per raggiungerle. Si riforniscono di energia elettrica tramite arcaici e inquinanti generatori diesel. L'applicazione delle turbine potrebbe rappresentare una valida risposta energetica.

La notizia dimostra come l'efficienza dei sistemi energetici non debba essere sempre valutata globalmente ma anche prendendo spunto dai contesti locali. Quel che sembra poco conveniente o utopistico può diventare invece la migliore ipotesi energetica in determinati contesti territoriali. E spesso a frenare il progresso o l'applicazione delle tecnologie alternative sono soltanto dei vecchi pregiudizi e luoghi comuni.

L'Energia a gradiente salino, detta anche energia osmotica, è l'energia che si ottiene dalla differenza di concentrazione salina fra l'acqua di mare e l'acqua dolce.
Da questo procedimento è possibile ottenere una quantità di energia notevole, tramite due procedimenti: la dialisi elettroinversa
(od osmosi) (RED), e la Pressure Retarded Osmosis (PRO).
Entrambi i procedimenti, si basano sull'osmosi mediante membrane a ioni specifici, il cui prodotto di scarto è l'acqua salmastra.
L'efficacia della tecnologia dell'elettrodialisi inversa è stata confermata solo in laboratorio, causa il costo troppo elevato della membrana, ma l'invenzione di una nuova, più economica, formata da plastica polietilene modificata elettricamente, ha aperto nuove possibilità per la messa in pratica di tale procedimento.


L'Energia mareomotrice è, invece, quella ricavata dalle maree, che possono raggiungere anche i 20 metri di ampiezza verticale, in alcune, particolari zone del pianeta.
L'idea di sfruttare questo tipo di energia, si era avuta già nell’antichità, con la costruzione di "mulini a marea".
Un mulino a marea raccoglieva l'acqua durante il suo flusso in un piccolo bacino, che in seguito veniva chiuso e al momento del deflusso la stessa acqua veniva poi fatta convogliare tramite un canale, verso una ruota che andava a poi muovere una macina.
I progetti di sfruttamento delle maree, oggi sono diversi e impiegano metodi diversi di produzione di 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 in turbine.
In particolare, quest’ultimo sembra il più efficiente nell'impiego.
Nello sviluppo di tali tecnologie, rimane comunque il problema dello sfasamento tra la massima ampiezza di marea disponibile, prevedibile sulla base delle fasi lunari e solari e la domanda di energia continua, in quanto nei giorni in cui l'afflusso d’acqua è insufficiente, la produzione di elettricità verrebbe meno.
L'Energia del moto ondoso è la fonte di energia rinnovabile che fa riferimento alla classificazione dell'energia per tipo di generazione.
L'energia del moto ondoso è una fonte di recente sperimentazione in vari progetti europei di ricerca nel campo energetico.
Attualmente sono state sperimentate varie tecniche di sfruttamento del moto ondoso, tra cui, la più nota, è sicuramente quella delle turbine Pelamis.
Le suddette, sono costituite da strutture tubolari galleggianti ancorate al fondo marino, al cui interno, si trovano delle turbine che si azionano con il ritmo del moto ondoso, generando, così, energia costantemente.
Altro tipo di impianto è quello a colonna d'acqua oscillante, che funziona con un procedimento simile, di raccolta dell'acqua tramite il moto ondoso, che va poi ad azionare una turbina.
Un generatore, ancora in fase di sperimentazione, che prevede un procedimento diverso è costituito da una turbina simile a quella eolica sottomarina che viene messa in moto dalle correnti marine, per questo, quella prodotta, non è propriamente energia classificabile come del moto ondoso, ma rientra comunque nella categoria perchè derivata da correnti che danno origine alle onde stesse.
In fine, l'Energia talassotermica, detta anche mareotermica, sfrutta la differenza di temperatura tra la superficie e la profondità marina, dunque le condizioni ottimali per sfruttarla si trovano in mari molti profondi e caldi.
E' spesso indicata anche con il nome di Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC).
In conclusione, è necessario riconoscere il ruolo strategico fondamentale di questi nuovi tipi di energia rinnovabile, sia in termini quantitativi, sia con particolare riferimento alla tutela dell'ambiente.
In attesa che che l’evoluzione faccia il suo corso e renda disponibili, sia in termini pratici che su larga scala, le tecnologie necessarie alla produzione di tali fonti di energia, bisogna aprire la mente e rendersi conto di come queste siano l’unica alternativa possibile all’uso di combustibili fossili.


Diversi ricercatori indicano come l’energia oceanica possa provvedere ad una parte sostanziale della energia rinnovabile a livello globale.

Il potenziale energetico dell’energia oceanica
L'ammontare delle risorse energetiche oceaniche è stimato essere di:

2.000 TWh/anno dal gradiente salino
10.000 TWh/anno dal gradiente termico (OTEC)
800 TWh/anno dalle maree
8.000 – 80.000 TWh/anno dalle onde
Questo potenziale teorico è svariate volte più grande del fabbisogno elettrico globale ed equivalente a 4000–18000 MToE MToE
(milioni di tonnellate di petrolio equivalenti).

Creare energia elettrica rinnovabile con le correnti marine oceaniche.
King Island, e Flinders Island, Tasmania, Australia sono le due località dove verranno installate e sperimentate due stazioni che sfruttando le correnti marine, produrranno energia elettrica ricavata da fonti naturali. La potenza circa 250 KW verrà prodotta da due tipi di dispositivi posizionati sul fondale oceanico.

Il progetta nasce dalla società BioPower Systems che nell’arco di questi ultimi anno sta studiando dei “dispositivi” che trasformano l’energia cinetica delle correnti oceaniche in energia elettrica.



Sono stati progettati due distinti generatori, il primo chiamato bioWAVE™ sfrutta il moto perpetuo delle onde. Il dispositivo alto 25 metri segue l’oscillazione delle onde per generare l’energia. Si possono produrre dai 250 ai 1000 KW con un simile impianto, vengono collegati tra loto più stazioni. Per abbassare i costi, il generatore è costruito con materiali molto “leggero”, per evitare che si posso rompere è stato progettato per posizionarsi in orizzontale nel caso di onde molto forti.



Il secondo chiamato bioSTREAM™ che sfrutta le forti correnti sottomarine. queste permettono di muovere una pinna che ruota attorno ad un albero. Nel suo interno è collocato il generatore elettrico. Come per il modello precedente la stazione sarà composta da più generatori collegati tra loro.

Vivace, il tappeto sottomarino che produce elettricità

Il suo nome sta per Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy ed è solo l’ultimo congegno pensato per sfruttare l’energia delle correnti


Sfruttare le correnti marine per produrre energia? Basta osservare chi nell’acqua ci vive per sua natura. Prendendo direttamente ispirazione dalla “Fish technology” gli ingegneri della Michigan University hanno realizzato una sorta di tappeto sottomarino che, traendo spunto dai movimenti ondulatori dei pesci nell’acqua, riesce a potenziare i vortici generati nelle piccole correnti, amplificando così la potenza dell’acqua stessa per produrre energia pulita a basso costo. Il dispositivo, chiamato Vivace – acronimo di Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy – è un unico sistema idrocinetico basato come spiega il nome stesso, sulle “vibrazioni indotte dai vortici”. I cilindri che ne costituiscono la struttura possono sfruttare qualsiasi flusso sia d’acqua che d´aria, e i relativi vortici provenienti da ogni direzione: l’energia meccanica così catturata verrebbe così convertita in elettricità. Il progetto rende particolarmente appetibile lo sfruttamento delle correnti perché il suo design permette d’operare anche con flussi molto lenti (circa 2 nodi, ovvero quasi 3.2 Km/h), a differenza di altre soluzioni, che hanno necessariamente bisogno di correnti di almeno 5 nodi o 6 nodi per operare in modo efficiente.

“Pochi cilindri potrebbero essere sufficienti per soddisfare il fabbisogno di energia elettrica di una nave, o di un faro” spiega Michael Bernitsas ricercatore del Dipartimento di Architettura Navale e Ingegneria Marina dell´Università del Michigan e sviluppatore del progetto. “E se riuscissimo a sfruttare lo 0,1% dell´energia del mare, si potrebbe sostenere il fabbisogno energetico di circa 15 miliardi di persone”. Inoltre il lento meccanismo di non andrebbe ad impattare (almeno in teoria) sulla vita marina. I ricercatori hanno recentemente completato un primo studio di fattibilità in una cisterna artificiale e puntano ora a realizzare il progetto pilota entro i 18 mesi, impiegando cilindri che sfruttino gli 1,5 nodi. Con la promessa, spiega di Bernitsas, di creare in futuro versioni somiglianti ai pesci, con tanto di coda allungata e superficie rugosa per meglio far scivolare e direzionare l’acqua.


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