Energia Marina: Come Funziona e Perché è Importante

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È una delle energie rinnovabili più disponibili del pianeta eppure solo di rado l’energia marina viene ricordata quando si citano le fonti pulite

Il motivo è semplice: le tecnologie sono ancora in fase di sviluppo e non commercializzate. A rallentare gli investimenti sono molteplici fattori, non ultimo l’assenza di un intervento pubblico preponderante nella creazione di meccanismi di supporto diffuso.

La crescita del solare e dell’eolico negli ultimi anni ha dimostrato che l’impegno delle istituzioni nella definizione di policy e framework di fondi può generare incentivi adeguati al loro sviluppo.

Ma prima di esplorare qual è il potenziale di crescita del settore in Europa e in Italia, vediamo cosa si intende esattamente per energia marina e come funzionano le sue più recenti innovazioni.

LE TECNOLOGIE PER L’ENERGIA MARINA

La ricerca sulla maggior parte delle rinnovabili ha da tempo definito qual è il modo migliore di sfruttare diverse tipologie di fonte energetica. L’energia solare si cattura con i pannelli. Il vento viene trasformato in elettricità attraverso pale eoliche. 

Per l’energia del mare non si è ancora arrivati a quel punto: studiosi di tutto il mondo sono tutt’ora impegnati a scoprire quale sia il tipo di tecnologia più adatto alla conversione di energia da mari e oceani.

La risposta potrebbe cambiare di volta in volta in relazione all’ambiente marino dove si intende costruire l’impianto. Nella Baia di Fundy, in Canada, dove per due volte al giorno si spostano 160 miliardi di tonnellate d’acqua per effetto della marea, si potrebbe optare ad esempio per un impianto ad energia mareomotrice. 

L’alta potenza delle onde che colpiscono le coste oceaniche del Portogallo ha incoraggiato i governi locali a finanziare ricerche sul moto ondoso sin dalla fine degli anni ‘70, mentre in Italia l’Università di Roma sta elaborando sistemi più adatti a catturare l’energia prodotta dalle piccole onde del Mediterraneo. 

Nei Paesi Bassi, dove oltre 3.300 metri cubi d’acqua dolce al secondo defluiscono nel mare, è l’energia a gradiente salino ad avere un altissimo potenziale.

Le fonti d’energia marina sono molteplici e di seguito elenchiamo le più promettenti. Occasionalmente viene definita marina anche l’energia prodotta dai parchi eolici al largo, ma abbiamo deciso di escluderla da questa lista.

ENERGIA DEL MOTO ONDOSO (WAVE ENERGY)

L’energia provocata dall’azione del vento su mari e oceani è quella più promettente in termini di capacità (la superficie terrestre è composta per oltre il 70% di acqua) e la seconda in termini di livello di sviluppo tecnologico. 

Gli impianti possono essere posti sia lungo la costa sia in mare aperto. Le stime sul potenziale di energia prodotta dal moto ondoso indicano un minimo di 4000 TWh/y, quando l’Europa consuma circa 3000 TWh/y.

ENERGIA DELLE CORRENTI (TIDAL STREAM ENERGY)

Le correnti di marea sono causate dalle forze gravitazionali del sole e della luna e, pertanto, l’energia raccolta in questo modo non è influenzata dalle condizioni atmosferiche. Per questo le tecnologie volte alla produzione di energia attraverso le correnti marine sono incredibilmente affidabili e prevedibili. 

Queste funzionano attraverso delle turbine molto simili a quelle a vento.  Dal momento che l’acqua è 832 volte più densa dell’aria, le turbine sottomarine catturano più energia delle loro controparti eoliche e hanno pale più piccole.

L’analogia con gli impianti eolici ha permesso di compiere passi avanti in maniera molto rapida in termini di sviluppo tecnologico. In Europa sono già attivi diversi progetti che stanno gettando le basi per l’avvio della produzione commerciale.

DIFFERENZA DI TEMPERATURA (OTEC)

Gli impianti OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) sfruttano la differenza di temperatura per produrre un afflusso costante di energia. 

Queste tecnologie sono particolarmente indicate per la decarbonizzazione delle isole tropicali che al momento dipendono dai costosi (e inquinanti) combustibili fossili. Attraverso la desalinizzazione l’OTEC può inoltre produrre acqua potabile, la cui scarsità presso le isole remote provoca gravi disagi in quelle popolazioni.

L’analogia con gli impianti eolici ha permesso di compiere passi avanti in maniera molto rapida in termini di sviluppo tecnologico. In Europa sono già attivi diversi progetti che stanno gettando le basi per l’avvio della produzione commerciale.

GENERAZIONE DI ENERGIA A GRADIENTE SALINO

Nei pressi di delta e fiordi può essere messo in atto un tipo di generazione di energia che sfrutta la differenza di gradiente salino fra acqua dolce e marina.

Può essere impiegata per 24 ore al giorno e, quindi, rappresenta un’ideale fonte d’energia complementare ad altre rinnovabili. 

La più avanzata tecnologia di questo tipo è quella dell’elettrodialisi inversa (Reverse ElectroDialysis – RED), in cui una soluzione salina e acqua dolce vengono fatte passare attraverso membrane a scambio ionico che alternano anioni e cationi per generare elettricità.

Le potenzialità sono molto alte, perché oltre ad essere ampiamente prevedibile, l’energia prodotta da un metro cubo d’acqua dolce è paragonabile a quella generata dallo stesso metro cubo in caduta da un’altezza di 260 metri.

IL POTENZIALE DELL’ENERGIA MARINA IN EUROPA

Nell’energia marina l’Unione Europea vede una grande occasione, tanto che a fine 2020 la Commissione ha pubblicato la strategia europea per il potenziamento delle fonti rinnovabili off-shore. 

Il programma prevede di aumentare la capacità degli impianti in mare aperto di 5 volte per il 2030 e di 25 volte entro il 2050 per raggiungere gli obiettivi del Green Deal.

Secondo le stime pubblicate nel “Rapporto 2020 sulla Blue Economy nell’UE”, entro il 2050 la produzione europea raggiungerà la capacità di 100 GW, equivalente al 10% del fabbisogno dell’Unione o 75 milioni di nuclei familiari. 

Con quasi il 45% dei cittadini europei residenti in territori costieri, l’energia oceanica può essere fornita prontamente a milioni di persone. 

Per l’Europa il più alto potenziale di sviluppo dell’energia marina è a largo della linea costiera atlantica, ma molte possibilità di utilizzo sono presenti anche in diverse zone del Mediterraneo e nel Baltico. Le regioni ultra periferiche dell’UE, dato che nei tropici c’è una grande differenza di temperatura fra acque profonde e di superficie, sono un ottimo sito per la tecnologia OTEC.

Lo sfruttamento delle risorse interne potrebbe contribuire a:

Quest’ultimo punto vale soprattutto per le isole, dove l’elettricità prodotta attraverso il diesel è costosa e l’energia marina può contribuire all’autosufficienza energetica.

Dall’investimento europeo nell’energia blu può inoltre generarsi un rilancio economico per le regioni costiere, con la creazione di circa 400.000 posti di lavoro entro il 2050. 

Il settore della produzione di energia marina può diventare una parte molto rilevante della blue economy, attivando la crescita sulle coste e nell’entroterra.

La necessità di sviluppare nuove tecnologie per la catena produttiva può infatti coinvolgere PMI innovative e grandi compagnie per la costruzione di navi e per il design di nuove soluzioni di ingegneria meccanica, marittima ed elettrica. 

Lo sviluppo del settore prevede anche l’inclusione di professionalità nella gestione di impatto ambientale, sicurezza e salute.

A differenza delle altre fonti rinnovabili, l’energia marina è altamente prevedibile e può costituire un output stabile di elettricità. Un altro vantaggio è che per la maggior parte gli impianti sono sottomarini e pertanto possono riscontrare meno resistenze da parte del pubblico per via dello scarso impatto visivo.

Al momento gli impianti installati in Europa sono prevalentemente non-commerciali e hanno solo lo scopo di misurare la loro affidabilità.

ENERGIA MARINA IN ITALIA

L’Italia, con i suoi 8.000 km di coste, è un paese particolarmente adatto all’impiego di convertitori di energia marina, purché siano sviluppati in relazione alle specifiche caratteristiche del territorio. 

Né l’altezza delle onde né la profondità del mare sono equiparabili a quelle oceaniche, ma le particolari condizioni delle coste italiane offrono spunti interessanti per lo sviluppo di tali tecnologie.

Attualmente gli impianti sono soltanto due, entrambi in Toscana e a moto ondoso. Il primo è attivo dal 2013 a Punta Righini, nei pressi di Castiglioncello, mentre il secondo è stato realizzato nel 2015 a Marina di Pisa dalla start-up 40South Energy. Quest’ultimo è molto piccolo: funziona 24 ore al giorno per coprire il fabbisogno di 40 famiglie.

Benché l’installazione dei sistemi sia ancora piuttosto limitata, da anni enti di ricerca come ENEA, CNR e RSE Spa e diverse università sono all’opera per la realizzazione di prototipi adatti alle opportunità del mare italiano. 

I siti più indicati sono il mare della Sardegna e lo stretto di Messina. Le forti correnti che attraversano quest’ultimo, si stima, sarebbero in grado di alimentare una città di 200.000 abitanti, come la stessa Messina.

Secondo il primo rapporto OceanSET, progetto triennale europeo per l’implementazione di energia oceanica in Europa, l’Italia virtuosamente si colloca al primo posto fra i paesi mediterranei e al secondo posto in UE per finanziamenti pubblici allo sviluppo dell’energia marina.

ENERGIA MARINA: VANTAGGI E SVANTAGGI

Per il 2040 le stime indicano che l’elettricità generata attraverso combustibili fossili sarà ancora oltre il 35% del totale. In tal senso è sempre più importante investire in fonti d’energia rinnovabile come l’energia marina, tecnologia molto giovane che ha bisogno ancora di dimostrare tutto il suo valore.

Nonostante oceani e mari abbiano un ruolo fondamentale nelle attività socio-economiche globali, la parte svolta nella produzione di energia è ancora minima. Gli esseri umani hanno imparato secoli fa a sfruttare l’energia fluidodinamica raccolta dai mulini a marea. Da allora, tuttavia, si sono fatti pochi passi in avanti.

Riassumendo, i fattori che hanno inciso sono principalmente tre: gli alti costi di costruzione e manutenzione degli impianti; i dubbi su quale sia il modo migliore di sfruttare l’energia marina; l’impatto ambientale non adeguatamente calcolato. Quindi, anche se i vantaggi dell’energia marina sono evidenti, alcune questioni vanno ancora approfondite.

Per questo è essenziale sviluppare non solo i dispositivi di conversione, ma anche software gestionali in grado di adattarne il funzionamento in base alle condizioni atmosferiche e di misurare le loro performance. 

IPPO Engineering è la software house specializzata in tecnologie ambientali che, grazie alla propria credibilità, negli anni ha attratto finanziamenti europei come il quelli del Programma Europeo IEE – Intelligent Energy Europe e del Fondo Europeo di Sviluppo Regionale. Ecco perché è un partner ideale nei progetti di sviluppo sostenibile previsti dal Green Deal e dai fondi strutturali.

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