Nozioni generali Tecnologie Notizie sulla energia marina
Nozioni generali
In linea di principio è possibile convertire almeno cinque tipi di energia presenti nel mare: quella delle correnti, delle onde, delle maree, delle correnti di marea e del gradiente termico tra superficie e fondali.
Attualmente esiste solo un impianto per lo sfruttamento delle maree in Francia, mentre sono in corso esperimenti per lo sfruttamento del potenziale energetico delle onde nel Regno Unito, in Norvegia e in Giappone e del gradiente termico negli Stati Uniti. L'Unione Europea ha di recente concluso uno studio che identifica circa 100 siti suscettibili di essere utilizzati per la produzione di energia elettrica dalle correnti marine. In Italia è lo stretto di Messina ad essere stato identificato tra i siti più promettenti e nel 2006 una centrale marina da 40 kW è stata collegata alla rete Enel.
|
Tecnologie
Energia dalle onde
La strada di sfruttare il moto delle onde del mare per ottenere energia elettrica, nonostante i problemi, non smette di solleticare la fantasia degli ingegneri. Ci sono allo studio ipotesi per concentrare e focalizzare le onde in modo da aumentarne l’altezza e il potenziale di conversione in energia elettrica. Altre ipotesi prevedono invece di utilizzare le variazioni di pressione che sì riscontrano al di sotto della superficie del mare, altre utilizza dei galleggianti che "copiano" il moto ondoso trasferendolo a dei generatori per mezzo di pistoni idraulici.
 Principio della colonna d'acqua oscillante (OWC), adottato dalla scozzese Wavegen (http://www.wavegen.co.uk) e dalla australiana Energetech (http://www.energetech.com.au) per degli impianti dimostrativi.
Il turbogeneratore ha la proprietà di mantenere lo stesso senso di rotazione indipendentemente dalla direzione del flusso d’aria, quindi le turbine ricevono la spinta sia nella fase di compressione che in quella di decompressione.
Gli impianti sono progettati per una potenza di 2 MW e non sono necessariamente costieri. Con piattaforme al largo si potrà raccogliere la spinta, ben più elevata, delle onde lunghe del mare. Possono inoltre essere abbinati agli impianti eolici “offshore” rendendo migliore la rendita commerciale di entrambe le tecnologie.
Ogni metro di fronte ondoso può sviluppare mediamente 70 kW al largo e 20 kW sottocosta, il progetto LIMPET (Land-Installed Marine-Powered Energy Transformer), in Scozia è collegato alla rete elettrica e il costo del kWh è di 0,075 € , non male per un prototipo assoluto del genere, per fare un paragone basti pensare che i primi impianti eolici producevano un kWh al costo di 0,16 € mentre oggi si hanno costi di 0,04 € con la prospettiva di arrivare a meno di 3 centesimi. L'efficienza del sistema è buona, circa il 50%, il fronte dell'impianto (sottocosta) è di 18 metri e le due turbine da 300 kW producono in un anno circa 2300 MWh , i migliori aerogeneratori con la stessa potenza producono mediamente in un anno circa 1300 MWh, i costi del prototipo sono 4 volte maggiori di quelli delle turbine eoliche attuali che però godono di una certa industrializzazione.
 Una diversa tecnologia che utilizza il moto ondoso sfrutta l'ampiezza dell'onda ed è basata su una struttura semisommersa che grazie al movimento dettato dalle onde agisce su dei pistoni idraulici per azionare dei generatori.
Si tratta del progetto Pelamis (http://www.oceanpd.com).In genere la singola struttura è composta da 5 elementi congiunti , ha un diametro di 3,5 m ed è lungo 150 metri , la potenza è di 750 kW
Particolare dello snodo, i materiali devono essere resistenti all'azione corrosiva dell'acqua di mare e sono previsti accessi alla struttura per eventuali interventi di manutenzione e/o riparazione
Particolare del pistone idraulico, una pompa ad olio ad alta pressione aziona dei motori idraulici accoppiati al generatore
Impianti di prova saranno installati al largo della Scozia (750 kW) e al largo dell'isola di Vancouver in Canada (2 MW), gli impianti commerciali dovrebbero essere di 30 MW e "coprirebbero" un Km quadrato di mare
 Anche il principio di Archimede si presta allo sfruttamento del moto ondoso, sono più di uno i sistemi che si basano sui principi idrostatici, tra i quali l'AWS (Archimedes Wave Swing) (http://www.waveswing.com), in maggio 2004 ha installato un impianto pilota al largo delle coste Portoghesi. Questo progetto consiste in una struttura ancorata al fondo marino nella quale una camera d'aria è compressa al momento del passaggio dell'onda sopra il sistema e risale quando l'onda è passata, nel sistema commerciale si dovrebbe avere una potenza di 2 MW, con una struttura (completamente sommersa) alta 30 metri e 10 metri di diametro, la massima efficienza si ha con onde che abbiano una ampiezza di 5 metri.
A marzo 2004 l'americana Ocean Power Technologies (www.oceanpowertechnologies.com), che sta mettendo a punto un sistema simile (nella foto), ha annunciato la realizzazione di un impianto pilota al largo delle coste Spagnole.
Un'altro modo per utilizzare le onde è studiato da una società danese e affronta la questione in modo più tradizionale: cattura l'acqua dell'onda in un bacino sopraelevato tramite una "rampa"e la fa passare per delle turbine ad elica posizionate poco sopra al livello medio/inferiore dell'onda e al centro del "bacino".
Entro il 2006 è prevista la realizzazione di un impianto precommerciale
|
Energia dalle maree
È noto che la luna esercita una forte forza d’attrazione sull’acqua della Terra. Dall’innalzamento e dall’abbassamento regolare delle masse d’acqua si ricava energia. Per costruire una centrale di marea, l’estuario è sbarrato in direzione del mare con una diga artificiale. La tecnica energetica sfrutta il dislivello tra l’alta marea e la bassa marea : la cosiddetta ampiezza di marea. Una premessa è ovviamente un’ampiezza della marea sufficiente, come si verifica ad esempio nella Francia settentrionale, presso St. Malo, dove la differenza tra il livello minimo e il livello massimo dell’acqua è di 12-13 metri.
Le centrali di marea costiere hanno il limite nell'erosione che esercitano nelle coste e nella abondante sedimentazione all'interno del bacino, per questi motivi si sta pensando a degli impianti offshore che hanno anche il vantaggio di poter modulare la produzione di energia elettrica dividendo la struttura in più bacini.Con le opportune griglie di sbarramento e data la non elevata velocità delle turbine di questi sistemi può essere salvaguardata anche la flora e la fauna all'esterno dei sistemi.
Ad oggi sono stati individuati, a livello globale, 21 siti dove le caratteristiche delle maree sono adatte alla installazione di questo tipo di centrali mareomotrici.
|
Energia dalle correnti marine e di marea
L’energia delle correnti di marea è una delle fonti più interessanti ed inesplorate tra le fonti di energie rinnovabili. Si pensi che nella sola Europa la disponibilità di questo tipo di energia è pari a circa 75 GigaWatts . 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.
Le turbine per lo sfruttamento delle correnti marine possono essere (come per le tecnologie eoliche) ad asse orizzontale o ad asse verticale. Le turbine ad asse orizzontale sono più adatte alle correnti marine costanti, come quelle presenti nel Mediterraneo, le turbine ad asse verticale sono più adatte alle correnti di marea per il fatto che queste cambiano direzione di circa 180° più volte nell'arco della giornata.
È bene notare che l’energia delle correnti di marea è del tipo “non a barriera”, al contrario di quella ottenuta utilizzando l’innalzamento e l’abbassamento delle maree come la centrale di La Rance in Francia che comunque produce 240 MW da circa 35 anni.
La descrizione tecnica di una particolare turbina per lo sfruttamento delle correnti di marea, può essere adattata anche come turbina eolica dove ha migliori rendimenti a basse velocità del vento: turbina chirale.
Le turbine ad asse orizzontale sono installate nella centrale di Hammerfest in Norvegia e a Lynmouth in Inghilterra, i costi di questi impianti sperimentali sono già ad un buon livello (4 centesimi/kWh) si calcola di raggiungere costi ancora più competitivi per impianti multipli. Con 1 solo metro quadrato di area intercettata in una corrente di acqua che viaggia a 3 metri al secondo (11 Km/h) si possono produrre circa 3 kW. Una corrente di aria che intercetta 1 metro quadrato di area, per produrre gli stessi 3 kW, deve viaggiare a 28 m/s (101 Km/h).
 Nel aprile 2006 in Italia è stato allacciato alla rete elettrica nazionale dell'Enel il primo generatore di elettricità al mondo che sfrutta le correnti marine. La potenza generata è esigua, soli 40 Kwatt (13 abitazioni a pieno carico) ma bisogna tener conto che si tratta di una tecnologia allo stato prototipale con ampissimi margini di sviluppo. Già dal prossimo step evolutivo dovrebbe raggiungere i 150 Kwatt ( oltre il 300% in più). Sul tetto, dato che non si butta via niente, sono stati installati dei pannelli fotovoltaici.
La turbina Kobold, che ha l’aspetto di una piattaforma galleggiante di circa 10 metri di diametro, dotata di una turbina ad asse verticale con tre grandi pale immerse in acqua, è nata dall'idea di Elio Matacena di sfruttare all'incontrario un moderno propulsore navale montato sui traghetti Caronte. Posta da quasi due anni al largo di Ganzirri (a Nord di Messina) dove le correnti hanno velocità medie di 2 metri al secondo, Kobold ha dimostrato la fattibilità della conversione dell’energia meccanica in elettrica.
La Ponte di Archimede S.p.A., ovvero l'azienda che lo ha sviluppato e realizzato, ha già trovato un importante cliente disposto ad acquistarne un gran numero: l'Indonesia. Il territorio indonesiano è composto da tantissime isole di dimensioni alquanto ridotte sulle quali è quasi impossibile portare o produrre energia, tanto che la maggior parte sono ancora senza elettricità. Il governo indonesiano ha intenzione di installare le Kobold (questo il nome delle turbine) tra queste isole per sfruttare le fortissime correnti che le circondano in modo da poter dare corrente ai tanti villaggi e paesi che ancora ne sono sprovvisti.
L'università "University of Wales Swansea" e partner (www.swanturbines.co.uk) stanno progettando turbine per produrre elettricità dalla acqua marina corrente.
Le turbine "Swanturbines" sono particolari per una serie di aspetti. La prima differenza è il diretto accoppiamento delle pale al generatore elettrico senza l'intermedio di una scatola trasmissione. Questa configurazione è più efficace ed elimina un potenziale punto di guasti. Un'altra particolarità è l'uso di "gravity base", un pesante blocco di cemento per tenere la turbina in piedi anziché a mezzo trivellazione del fondo marino.
|
Energia dal gradiente termico
La prima centrale per la conversione dell'energia termica degli oceani (Otec) è nata nel 1996 al largo delle isole Hawaii e produce energia sfruttando la differenza di temperatura tra i diversi strati dell'oceano. L'energia solare assorbita dalla superficie del mare la riscalda, creando una differenza di temperatura fra le acque superficiali, che possono raggiungere i 25 - 28 gradi, e quelle situate per esempio ad una profondità di 600 m, che non superano i 6-7 gradi. Le acque superficiali, più calde, consentono di far evaporare sostanze come ammoniaca e fluoro; i vapori ad alta pressione, mettono in moto una turbina e un generatore di elettricità, passano in un condensatore e tornano allo stato liquido raffreddati dall'acqua aspirata dal fondo. Una differenza di 20 gradi centigradi basta a garantire la produzione di una quantità di energia economicamente sfruttabile.
Attualmente si ha una potenza di 50 KW, ma si pensa di poter arrivare a 2 MW anche se i costi sono molto alti.
Le zone dal giallo al rosso nell'immagine a lato sono idonee per lo sfruttamento del gradiente termico per produrre energia elettrica, il potenziale di questa tecnologia è considerevole nelle zone adatte.
|
Fonti: www.enea.it, www.enel.it, www.energoclub.it, www.greencrossitalia.it
Inizio pagina
|
| Copyright © 2001-2008 Italia Store. Tutti i diritti riservati. |
|
