Negli ultimi anni la necessità di ridurre il nostro impatto ambientale ha portato a una serie di studi sulle energie alternative connesse ai mari e agli oceani. Per limitare le emissioni di CO2, infatti, è fondamentale ricorrere a energie alternative pulite e rinnovabili, che non derivino dai combustibili fossili. L’energia solare, quella eolica o l’energia proveniente da biomasse sono da tempo al centro di investimenti in questo senso. Solo di recente, invece, l’attenzione si è focalizzata sulle energie alternative provenienti dai mari e dagli oceani e sulle tecnologie in grado di estrarle.
Per ricavare energia elettrica o altre forme di energia utili dai mari e dagli oceani si possono utilizzare tecnologie fluodinamiche e di gradiente. Le prime sfruttano il moto ondoso, le correnti e le maree, mentre le seconde fanno leva sulle variazioni di temperatura e di concentrazione salina. In questo modo si ottengono diverse tipologie di energia marina, sulle quali si stanno effettuando analisi e sperimentazioni in tutto il mondo. Le più importanti energie marine alternative sono l’energia delle correnti oceaniche, l’energia del moto ondoso, l’energia mareomotrice, l’energia talassotermica e l’energia a gradiente salino.

In generale, hanno il vantaggio di essere tutte energie rinnovabili e pulite, poiché non dipendono dai combustibili fossili e non producono gas serra. Inoltre, potendo contare su una vasta disponibilità geografica, sono potenzialmente in grado di soddisfare gran parte del fabbisogno energetico mondiale. Tuttavia, le energie marine alternative sono necessariamente limitate alle zone oceaniche o costiere e richiedono investimenti elevati per la realizzazione e la manutenzione degli impianti. Non bisogna inoltre tralasciare il potenziale impatto ambientale sulla fauna marina o le possibili interferenze sulla navigazione, la pesca e il paesaggio.
Uno sguardo alle energie alternative che sfruttano le correnti di mari e oceani e il moto ondoso
L’energia delle correnti marine o oceaniche è prodotta in maniera meccanica grazie all’azione di pale, esattamente come avviene per la produzione di energia eolica. A differenza di quest’ultima, l’energia delle correnti marine si avvale di generatori ad asse orizzontale o verticale, a seconda della direzione delle correnti. I generatori ad asse orizzontale sono più adatti a zone come il Mediterraneo, dove le correnti sono relativamente costanti. I generatori ad asse verticale, invece, sono più indicati per le correnti di marea, che cambiano direzione più volte nell’arco di una giornata. Entrambe le tipologie di generatori possono galleggiare in superficie o essere ancorate sul fondale e in ambedue i casi possono impattare in maniera importante sull’ecosistema marino.

L’energia del moto ondoso sfrutta l’energia cinetica contenuta nel moto delle onde attraverso un gran numero di tecnologie che possono convertirla in energia elettrica. Tra queste tecnologie ci sono i generatori a flusso di marea, che “catturano” le onde e le indirizzano verso una turbina. Ci sono poi i cosiddetti sistemi a ondata, costituiti da galleggianti o boe che oscillano con il movimento delle onde, e sistemi basati sull’ampiezza dell’onda.
Attualmente, però, il metodo più diffuso – e più economico – per produrre energia dal moto ondoso è l’impianto a colonna d’acqua oscillante. Si tratta di strutture cave, solitamente realizzate in cemento o acciaio e parzialmente immerse nell’acqua marina, dotate di due aperture, sopra e sotto il livello del mare. Nella parte superiore è collocata una turbina, che viene attivata dal movimento d’aria che il moto ondoso crea all’interno delle colonne. Queste strutture sono relativamente semplici da costruire, non hanno parti in movimento a contatto con l’acqua e si possono adattare a diverse conformazioni costiere. Di contro, hanno un forte impatto visivo e sono caratterizzate da una elevata rumorosità.

L’energia mareomotrice tra centrali ad alto impatto e idrogeneratori
Tra le energie alternative connesse ai mari e agli oceani l’energia mareomotrice è particolarmente interessante in virtù della sua costanza e prevedibilità. L’energia mareomotrice sfrutta infatti l’energia cinetica generata dal fenomeno delle maree, dovuto all’attrazione gravitazionale esercitata dalla Luna sulla Terra. Poiché le maree si ripetono ciclicamente con una certa cadenza, l’energia mareomotrice ha il notevole vantaggio di essere una fonte di energia rinnovabile programmabile. In altre parole, il ricorso a questo tipo di energia permette di effettuare stime precise di quanta energia si potrà produrre in un determinato periodo.
L’utilizzo dell’energia mareomotrice risale all’antichità e all’epoca erano i cosiddetti mulini a marea che trasformavano l’energia delle maree in energia meccanica. Ai nostri giorni, l’energia prodotta dalle maree può essere convertita in energia meccanica e successivamente, tramite un generatore, in energia elettrica. Per ricavare energia dalle maree ci sono due tipologie di impianto: le centrali mareomotrici e gli idrogeneratori.

Le centrali mareomotrici sfruttano sistemi a barriera per spostare orizzontalmente grandi masse d’acqua e generalmente vengono costruite in mare aperto o lungo i fiumi. Grandi bacini idrici raccolgono l’acqua durante le fasi di alta marea, mentre quando la marea è bassa l’acqua defluisce attraverso condutture idrauliche. Dentro queste condutture sono posizionate turbine collegate ai generatori elettrici, che vengono messe in moto dal passaggio dell’acqua.
Impianti di questo tipo hanno un costo piuttosto alto e un elevato impatto ambientale, perciò è sempre più frequente il ricorso agli idrogeneratori. Questi sono turbine marine galleggianti che sfruttano l’energia cinetica delle correnti per produrre energia elettrica. Gli idrogeneratori hanno impatto ambientale minimo e possono essere collocati sia in acque basse, lungo le coste, sia in acque profonde.

Gradiente termico e gradiente salino: nuove tecnologie per ricavare energie alternative da mari e oceani
Rispetto alle energie marine viste finora, l’energia talassotermica e l’energia a gradiente salino hanno caratteristiche peculiari che ne ostacolano la diffusione su larga scala. In entrambi i casi si tratta di energie pulite e rinnovabili, che tuttavia possono essere prodotte esclusivamente in alcune zone specifiche. L’energia talassotermica, infatti, sfrutta le differenze di temperatura tra le acque marine superficiali (in genere più calde) e quelle in profondità (oltre i 100 metri). Per riuscire a ottenere energia, però, questa differenza di temperatura deve superare i 20 gradi, cosa che avviene solo nelle zone tropicali e subtropicali del nostro pianeta.
Un problema analogo riguarda l’energia a gradiente salino, che sfrutta la differenza di concentrazione di sale tra l’acqua marina e l’acqua dolce. In questo caso le strutture devono necessariamente essere posizionate nelle aree di contatto tra acqua salata e dolce, vale a dire le foci dei fiumi. L’energia a gradiente salino rappresenta comunque una fonte di energia costante, poiché dipende esclusivamente dalla pressione osmotica generata dalla differenza di salinità. Ciò significa che può essere prodotta in qualsiasi periodo dell’anno e indipendentemente dalle condizioni climatiche. Si calcola che la resa potenziale di questo sistema, utilizzando tutte le foci dei fiumi, potrebbe superare la domanda globale annua di elettricità.

In ogni caso, l’energia talassotermica e l’energia a gradiente salino richiedono impianti piuttosto complessi, con costi elevati sia per la costruzione sia per la manutenzione. Inoltre, il prelievo e lo scarico delle ingenti quantità d’acqua necessarie per la produzione energetica possono essere fortemente impattanti sull’ecosistema marino. Tutte queste problematiche sono ovviamente d’ostacolo alla diffusione di queste due tipologie di energie alternative, le quali hanno però un vantaggio non trascurabile. Entrambe possono essere infatti utilizzate per la produzione di acqua potabile, mediante la distillazione dell’acqua marina e l’inversione del processo osmotico.
Fonti: maritime-forum.ec.europa.eu / www.agendadigitale.eu
Immagine di copertina: Adobe Stock di leungchopan