La gente sta cercando diverse fonti di energia rinnovabile per ridurre l’inquinamento atmosferico, le emissioni di gas serra e l’uso di combustibili fossili. Il sole e l’energia eolica sono sempre più diffusi, ma avete mai sentito parlare dell’energia prodotta dal mare?
Spesso il termine ‘energia rinnovabile’ fa venire in mente i pannelli solari, le turbine eoliche o anche il calore geotermico, ma hanno diversi svantaggi e non sempre sono efficienti come l’oceano. Il sole, per esempio, splende solo durante il giorno, e anche la più grande turbina eolica non può funzionare senza vento. Con queste fonti, è praticamente impossibile risparmiare energia per dopo, ci sono solo poche zone al mondo dove il vento produce elettricità per tutto il tempo.
La soluzione è l’oceano, che ricopre il 70% della superficie terrestre ed è una delle fonti di energia rinnovabile più abbondanti del pianeta. L’energia di una singola onda può alimentare un veicolo elettrico per centinaia di chilometri e l’oceano può potenzialmente alimentare il mondo intero per due volte.
La tecnologia dell’energia delle onde
L’energia termica proveniente dal calore solare e l’energia meccanica delle maree e delle onde sono due fonti di energia che l’oceano può fornire sia in termini di capacità installata che di investimenti. Si prevede che l’energia delle onde e delle maree aumenterà drammaticamente in futuro e questi sono i due modi principali di raccogliere energia dall’oceano.
Secondo l’ IRENA (International Renewable Energy Agency), le tecnologie oceaniche promettenti includono:
- L’energia delle onde – converte l’energia catturata dalle onde dell’oceano attraverso colonne d’acqua oscillanti che catturano sacche d’aria per guidare una turbina o utilizzare il moto ondoso.
- L’energia di marea – generata da tecnologie che raccolgono l’energia dalle maree o da tecnologie di corrente di marea/ corrente di marea e applicazioni ibride.
- L’energia a gradiente salino – originata dalle differenze di concentrazione di sale, quali quelle che si trovano dove il fiume sfocia nell’oceano. L’acqua dolce passa sopra una membrana per aumentare la pressione in un serbatoio di acqua salata.
- Conversione dell’energia termica dell’oceano – creare energia dal differenziale di temperatura tra l’acqua salata calda della superficie e l’acqua marina fredda a 800-1.000 metri di profondità.
Non mancano le preoccupazioni riguardanti il pericolo di collisione, i campi elettromagnetici, i suoni sottomarini e le alterazioni dell’ecosistema. Ma la domanda che ci si pone è se l’energia oceanica sia un bene per l’ambiente. Come risulta dalla ricerca, non è stato dimostrato che le installazioni di energia oceanica causino una grave minaccia all’ambiente marino. A differenza delle miniere marine, ottenere energia dall’acqua non danneggia l’habitat e può persino aiutare la Terra.
Perché l’energia dell’oceano è così importante?
Uno dei maggiori pericoli per l’oceano è il cambiamento climatico. La maggior parte della fauna selvatica ma anche gli habitat marini stanno soffrendo a causa dell’aumento della temperatura del mare e dell’acidificazione. L’energia oceanica aiuta l’ambiente riducendo il problema del carbonio sulla Terra e pulendo l’inquinamento dell’aria. Le fonti di energia “pulita” generano elettricità senza inquinare l’aria e non rilasciano anidride carbonica nell’atmosfera.
Secondo la Ocean Energy Technologies, alcuni dei benefici chiave delle tecnologie energetiche oceaniche sono:
- la mitigazione del cambiamento climatico
- il concetto di combinare fonti di energia rinnovabili
- la combinazione della produzione di energia con la desalinizzazione dell’acqua
- la fornitura di energia per i settori di uso finale
- la capacità costante offerta
L’energia oceanica è più prevedibile di altre forme di energia rinnovabile variabile (VRE). Specialmente quando è collegata all’energia eolica offshore, fornisce elettricità perché le onde durano più a lungo seguendo la velocità del vento.
Come riportato dalla World Ocean Initiative dell’Economist Group, installare più energia oceanica aiuta altre fonti di energia rinnovabile senza carbonio, come l’energia eolica o solare. Le acque dell’oceano sono sempre in movimento, anche quando il sole non splende e il vento non soffia; l’energia oceanica è ideale per mantenere la fornitura di energia.
Come funziona l’energia delle onde?
Le onde dell’oceano vengono convertite in elettricità con convertitori o dispositivi di energia delle onde (WEC). Queste ultime muovono il WEC creando l’elettricità; dato che, l’energia delle onde è limitata alle aree vicine all’oceano, quando l’acqua diventa meno profonda, non può più andare in circolo. Le “mareggiate” producono i sistemi di energia delle onde che si basano sul movimento dell’acqua. È così che viene prodotta l’energia.
L’energia delle onde è altamente prevedibile e può essere sviluppata vicino ai centri principali per ridurre le necessità di trasmissione. Oltre a questo, l’energia nell’acqua dell’oceano potrebbe alimentare applicazioni distribuite Alcune di queste sono impianti di desalinizzazione che rimuovono il sale dall’acqua salata per beneficiare le comunità senza acqua e le basi militari.
L’oceano è una fonte di energia rinnovabile senza fine per produrre elettricità usata per il mondo. In generale, la teoria della valutazione energetica potenziale dell’oceano può raggiungere 100.000 TWh/anno (mentre il consumo mondiale di elettricità è di 16.000 TWh/anno)
Nguyen, P. e Dong, V. (2019) “Ocean Energy – A Clean Energy Source“, European Journal of Engineering and Technology Research.
Sfide nell’energia oceanica rinnovabile
Molti ingegneri e scienziati si stanno chiedendo come generare con successo energia in mare. Ci sono alcuni vantaggi e svantaggi dell’energia delle onde su cui gli installatori e gli ingegneri dell’energia oceanica devono prestare attenzione.
Effetto sull’ambiente naturale
Per raccogliere energia dalle onde, spesso é necessario mettere grandi macchine sott’acqua. Ci si preoccupa del fatto che questi dispositivi possano disturbare il fondale marino e le creature vicine alla riva come i granchi o le stelle marine.
Per questo è fondamentale investire in dispositivi approvati. Le macchine per l’energia oceanica sono di solito veloci e silenziose da installare, quindi possono coesistere pacificamente con tutti i tipi di flora e fauna. Le turbine di marea e le macchine per l’energia delle onde sono in sincronia con il movimento del mare, esse lavorano molto più lentamente delle turbine eoliche attraverso l’aria. Inoltre, è improbabile che gli animali che vivono nelle vicinanze dei campi elettromagnetici vengano danneggiati.
Luoghi adatti
I tecnici marittimi devono considerare molti fattori prima di inviare le macchine nell’oceano. Le attrezzature possono anche disturbare le navi private e commerciali. Le stazioni di energia oceanica devono essere situate vicino alla costa per funzionare correttamente, ma spesso queste aree sono destinate alle navi da carico per le crociere o ai frequentatori delle spiagge.
La costruzione di una fonte di raccolta di energia delle onde disturberà tutte queste persone ed imbarcazioni. Inoltre, l’energia delle onde non è un’opzione di energia pulita per tutti. I paesi senza sbocco sul mare e le città lontane dal mare devono trovare fonti di energia alternative.
Apparecchiature efficienti
I dispositivi per l’energia delle onde che generano l’energia dal movimento delle onde oceaniche devono essere in grado di resistere ad un ambiente volatile, ostile e disordinato. I più piccoli elementi devono essere esaminati perché il congegno sia pienamente funzionale ed economicamente valido, dalle alte forze applicate ad esso a come i componenti resistono all’esposizione ripetuta all’acqua di mare.
L’energia idroelettrica ha influenzato la progettazione e la fabbricazione di macchine dai mulini ad acqua in epoca ellenistica fino alla prima centrale idroelettrica nel 1882. Ora la tecnologia offre le moderne centrali idroelettriche che contribuiscono alla transizione dell’energia pulita fornendo elettricità essenziale, flessibilità, stoccaggio e servizi di protezione del clima.
Tecnologia della turbina OWC
La sfida della tecnologia delle turbine a colonna d’acqua oscillante (OWC) consiste nel raggiungere un alto livello di efficienza in un’ampia varietà di condizioni operative. Il flusso d’aria non solo cambia direzione durante la rotazione, ma oscilla anche tra lo zero e il 100%. Allo stesso tempo, l’albero deve ruotare nella stessa direzione (cioè in senso orario).
La tecnologia sta crescendo rapidamente e con la crescente comprensione da parte del pubblico delle risorse rinnovabili e non rinnovabili, la gente deve orientarsi verso fonti di energia più ecologiche. L’effetto del lavoro sulla tecnologia della turbina OWC è la turbina HydroAir che ha un sacco di vantaggi, tra cui prodotti ecologici (senza emissioni di gas serra e con basse emissioni di rumore), con una sola parte mobile, manutenzione ridotta e ingombro minimo.
Il futuro dell’energia marina
L’energia delle onde ha un enorme potenziale per soddisfare le esigenze di energia pulita in futuro. È un’opportunità per colmare le lacune di potere con l’energia delle onde. Ma per proteggere l’ambiente, deve essere fatto in modo sostenibile e in armonia con l’ecosistema marino.
L’habitat oceanico è una priorità per gli sviluppatori di progetti. Gli scienziati devono studiare dove installare i convertitori per assicurarsi che l’ecosistema acquatico non venga danneggiato. Alcune attrezzature fanno rumore o hanno cavi in cui alcune specie possono rimanere impigliate. Molte macchine possono causare la migrazione degli animali. Ecco perché è fondamentale investire in attrezzature collaudate.
Per acquisire energia oceanica, le industrie manifatturiere e di trasporto dovrebbero concentrarsi su soluzioni di tecnologia di controllo, HMI e automazione per applicazioni marine. Per proteggere l’ecosistema, è importante utilizzare dispositivi approvati e cercare aziende che offrono soluzioni innovative e certificate per navi e piattaforme offshore.
