IL PUNTO/ Ostriche galleggianti per catturare l’energia delle onde marine

- Gianluca Lapini

Produrre energia dal mare non è semplice. Eppure, ci siamo vicini,e il potenziale energetico complessivo del moto ondoso, spiega GIANLUCA LAPINI, corrisponde a 5 volte il consumo mondiale

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Immagine d'archivio

L’utilizzo del moto ondoso dei mari e degli oceani per produrre energia rinnovabile è stata forse una delle ultime idee, fra le tante che cominciarono ad essere sviluppate dopo le prime crisi energetiche di quarant’anni fa, a giungere a maturità. Questa lunga gestazione è il segno evidente che passare dalla teoria alla pratica, quando si ci deve confrontare con la potenza del mare, è tutt’altro che banale. Sarebbe interessante ripercorrere la storia delle idee e dei progetti, molti dei quali falliti, che si sono susseguiti prima di arrivare a quelli affermatisi negli ultimi anni, ma non ne abbiamo qui lo spazio; ci limiteremo quindi a una breve panoramica sui sistemi che sembrano ormai sufficientemente consolidati da far presagire una loro prossima applicazione a scala industriale.

Cominciamo con l’accennare che l’interesse verso i dispositivi per lo sfruttamento del moto ondoso ha la sua ragion d’essere nell’enorme potenziale energetico rappresentato da questa forma di energia rinnovabile (che deriva in sostanza dall’azione dei venti su mari e oceani). I tecnici del settore stimano in circa 80.000 TWh/anno (circa cinque volte il consumo annuale mondiale di energia) il potenziale energetico complessivo del moto ondoso; è facile comprendere che se di questa enorme quantità di energia si riuscisse a sfruttare anche solo una piccola parte sarebbero sempre numeri ragguardevoli (in effetti secondo le stime della European Ocean Energy Association, entro il 2050 l’energia dal mare potrebbe coprire il 15% del fabbisogno elettrico europeo).

Fra l’altro il moto ondoso presenta interessanti peculiarità che ne rendono interessante l’integrazione col solare e l’eolico, in modo da attenuare la nota aleatorietà di queste altre forme di energia rinnovabile: per esempio, esso può essere rilevante anche in assenza di venti locali (in quanto le onde possono arrivare anche da molto lontano) e ovviamente anche in assenza di insolazione.

In ogni caso, l’impresa di estrarre energia dalle onde non è facilissima, non tanto perché sia difficile immaginare dispositivi in grado di sfruttare il loro incessante moto, quanto perché essi devono funzionare in ambiente ostile, isolato, corrosivo, e in caso di tempeste devono resistere a fortissime sollecitazioni.

Si tratta inoltre di macchine che, quando si vogliano produrre potenze significative, hanno inevitabilmente dimensioni molto grandi e conseguentemente costi elevati, che si ammortizzano solo se gli oneri di manutenzione restano bassi e l’affidabilità elevata. Peraltro, il loro impatto visivo è in genere modesto, nettamente inferiore a quello dei generatori eolici.

Venendo ai sistemi per estrarre energia dal moto ondoso, ne esistono di molti tipi, adatti all’installazione in situazioni ondose, fondali o coste differenti; essi sono usualmente classificati in tre categorie: assorbitori a punto fisso, terminatori e attenuatori. Al primo tipo appartengono una varietà di dispositivi (Weptos, Oregon Buoy, Wave Star EnergySearaser ecc.) caratterizzati da un “galleggiante”, o una serie di galleggianti, ancorati a strutture costiere, a piattaforme artificiali oppure a boe ancorate sul fondo, che vengono posti in moto oscillante dal movimento di su e giù delle onde, e azionano in tal modo dei pistoni in grado di accumulare energia di pressione; la quale viene a sua volta trasformata, da opportune turbine idrauliche, in energia elettrica. A questa categoria si può associare anche un sistema (Wave Power Station) sviluppato dalla nota società tedesca Voith nel quale si sfrutta il movimento di va e vieni imposto dalle onde a una colonna d’aria contenuta in un grosso “cassone” di cemento armato ancorato alla linea di costa, immerso in acqua e aperto verso il fondo. Tale cassone comunica con l’atmosfera con un opportuno condotto di sfogo nel quale è inserita  una doppia “elica” in grado di sfruttare la veloce corrente d’aria continuamente espulsa e risucchiata dal cassone stesso.

Alla seconda categoria appartiene per esempio il sistema Wave Dragon, sviluppato dall’inventore danese Erik Friis-Madsen, nell’ambito di un progetto europeo. Esso è costituito da una grande piattaforma galleggiante, ancorata al fondo marino, dotata di due lunghe appendici a forma di “braccia aperte” che racchiudono una sorta si rampa semisommersa; le appendici “catturano” le onde e tramite la rampa convogliano a bordo l’acqua marina che viene incessantemente spinta contro di essa dal moto ondoso.

Si crea così un dislivello rispetto al livello medio marino, che viene sfruttato tramite piccole turbine idrauliche, accoppiate a generatori elettrici. Alla terza categoria appartengono sistemi che sfruttano il movimento oscillante imposto dalle onde a galleggianti articolati fra di loro. Il Pelamis della società E.On è per esempio costituito da una specie di serpentone di grossi cilindri, il primo dei quali ancorato al fondo, che le onde fanno muovere fra di loro, azionando in tal modo dei pistoni idraulici che accumulano energia di pressione, poi trasformata in energia elettrica mediante una turbina.

Lo Oyster (ostrica), sviluppato dalla società Aquamarine Power è invece costituito da una paratia semi galleggiante, incernierata ad una struttura fissa che viene ancorata su fondali di 10-15 metri, quindi in genere non molto lontano da riva. Il moto alternato imposto dalle onde alla paratia (che ricorda un po’ quella del progetto MOSE della Laguna di Venezia) si trasforma, tramite un pistone idraulico, in energia di pressione che viene poi trasformata in energia elettrica tramite una turbina. Una peculiarità di questo sistema è il fatto che l’acqua marina in pressione (nessun fluido idraulico potenzialmente inquinante viene utilizzato) prodotta dai pistoni di una serie di questi dispositivi, viene convogliata verso terra tramite una rete di tubi e perviene a un’unica centralina dove si trova la turbina di conversione e tutto l’equipaggiamento elettrico.

Questa soluzione è stata scelta in modo da spostare sulla terraferma gran parte dei problemi manutentivi, in particolare quelli del sistema elettrico, che ovviamente ci si può aspettare funzioni meglio in un ambiente asciutto. Le lunghe prove positive dei prototipi di Oyster, effettuate nelle isole scozzesi Orkney, sembrano aver dato ragione alle scelte di base dei progettisti, e le macchine definitive, Oyster 800 (potenza unitaria 800 kW, per una lunghezza di circa 26 metri), sono ora pronte per applicazioni in varie parti del mondo. La struttura modulare del sistema consentirà di realizzare facilmente installazioni di potenze significative, adatte sia all’utilizzo in località isolate (per esempio isole, in tipico abbinamento a sistemi di dissalazione dell’acqua marina), sia all’allacciamento alla rete elettrica nazionale.

Non è difficile comprendere che per la tecnologia di sfruttamento del moto ondoso si aprono le prospettive migliori nei paesi dotati di ampie zone costiere prospicenti gli oceani (meglio se scarsamente abitate), dove in genere il moto ondoso è più intenso e costante. Per concludere questa rapida panoramica, accenniamo al fatto che presto vedremo un’applicazione anche in Italia, per il tramite della società pisana “40South Energy”, la quale ha sviluppato una sua tecnologia originale, con caratteristiche molto interessanti essendo basata su moduli completamente sommersi che variano automaticamente la loro profondità di immersione a seconda delle condizioni del mare, mantenendosi sempre al riparo dagli effetti dirompenti delle tempeste (è classificabile nella categoria degli assorbitori a punto fisso). La macchina è inoltre particolarmente semplice da installare e manutenere. Dopo lo sviluppo dei prototipi, avvenuto negli scorsi due anni, un primo sistema commerciale di potenza 150 kW, sarà a breve messa in funzione, in collaborazione con Enel Green Power, al largo delle coste dell’Isola d’Elba; a questa prima installazione dovrebbe far seguito un prossimo scale-up dello stesso concetto alla potenza di 2 MW, con installazione possibile all’isola di Pianosa.

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