Cos’è l’energia marina e come funziona

L’energia marina viene ricavata dal mare, dalle onde, dai flussi e dall’intervallo delle maree, al fine di generare elettricità. Un’opzione che potrebbe ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili e andare verso un futuro a basse emissioni di carbonio, attraverso l’uso delle sue abbondanti risorse di energia rinnovabile.

Come viene prodotta l’energia marina

Le onde sono formate dai venti che soffiano sulla superficie del mare. La dimensione delle onde generate dipenderà dalla velocità del vento, dalla sua durata e dalla distanza dell’acqua su cui soffia, dalla batimetria del fondale (che può concentrare o disperdere l’energia delle onde) e dalle correnti.

Il movimento risultante dell’acqua trasporta energia cinetica che può essere imbrigliata da dispositivi di energia delle onde. Le migliori risorse sono individuate in aree dove i forti venti viaggiano su lunghe distanze. Per questo motivo, le migliori risorse ondose in Europa si trovano lungo le coste occidentali.

Poiché le maree sono prevedibili e affidabili, l’energia che producono può offrire un’alimentazione quasi continua. Esistono due tipi principali di energia delle maree: flusso di marea e intervallo di marea.

L’energia del flusso di marea utilizza l’energia cinetica dell’acqua in movimento per alimentare le turbine. Le correnti di marea sono create dall’attrazione gravitazionale in continua evoluzione della luna e del sole sugli oceani del mondo.

Le maree non si fermano mai, con l’acqua che si muove prima in una direzione, poi nell’altra, in tutto il mondo. Dal momento che le posizioni relative del sole e della luna possono essere previste con assoluta precisione, lo stesso vale per la conseguente marea. È questa prevedibilità che rende l’energia delle maree una risorsa così preziosa.

A cosa serve l’energia marina?

Quando pensiamo al bisogno di energia, probabilmente facciamo riferimento, nella gran parte dei casi, all’alimentazione della casa, dell’auto e dei dispositivi elettronici. C’è da sapere, però, che c’è un elevata richiesta di energia anche in mare aperto.

Trasporti marittimi, alimentazione di barche e aerei: l’energia marina potrebbe fornire energia alle stazioni di ricarica per barche e aerei elettrici, mediante stazioni di ricarica in località terrestri remote o luoghi senza accessibilità alla rete o in mare aperto per imbarcazioni ormeggiate, tenute in stazione o galleggianti non ormeggiate.

Ricarica industriale e di consumo per piccoli dispositivi fuori rete: la ricarica di piccoli dispositivi elettronici dal fiume e da altre correnti d’acqua può rappresentare un piccolo sottoinsieme. Un caricatore di energia rinnovabile marino economico e facilmente implementabile sarebbe probabilmente utile per gli escursionisti, i diportisti e le comunità costiere off-grid. Potrebbe anche avere una potenziale applicazione per mezzi di sopravvivenza, come scialuppe e zattere di salvataggio, che hanno fonti di energia limitate.

Pulizia dell’oceano e conservazione marina: a livello globale, gli oceani hanno bisogno dello sviluppo di tecnologie per rimuovere in modo efficiente detriti marini e contaminanti dall’acqua di mare, data la loro natura pervasiva e distruttiva, al fine di implementare anche il processo di conservazione marina, mediante la pulizia delle acque oceaniche e il ripristino della barriera corallina.

Comunicazioni offshore: un’ampia rete di infrastrutture di comunicazioni subacquee svolge un ruolo fondamentale nella trasmissione globale dei dati. Questa rete comprende cavi di comunicazione sottomarini, posati sul fondo del mare tra stazioni terrestri, che trasportano segnali di telecomunicazione attraverso gli oceani. Le reti di comunicazione subacquee di cavi in ​​fibra ottica e modem acustici svolgono un ruolo fondamentale in vari settori, comprese le telecomunicazioni globali, l’industria energetica, le operazioni di difesa e l’osservazione degli oceani.

Data center offshore: l’esplosione del cloud computing e dei contenuti basati su Internet, dallo streaming alle criptovalute, hanno generato un’elevata domanda di energia mediante specifici server. Poiché i costi e l’affidabilità delle tecnologie energetiche marine migliorano sempre di più, possono fornire energia locale rinnovabile ai data center costieri e marittimi, ridurre i carichi elettrici di raffreddamento e condividere infrastrutture, installazione, funzionamento e manutenzione.

Come si sfrutta l’energia del mare

I ricercatori hanno sviluppato vari dispositivi per utilizzare l’energia oceanica. Per quel che concerne l’energia delle onde, abbiamo:

Boa di assorbimento puntuale: una boa galleggiante è ancorata a una base stabilizzatrice sul fondo del mare. Quando la boa oscilla su e giù con le onde, muove un generatore nel pozzo che collega la boa alla base, creando elettricità. L’elettricità viene pompata a un dispositivo di raccolta che sposta l’elettricità alla rete a terra.

Attenuatore di superficie: questo dispositivo ha più bracci che galleggiano sulla superficie. L’ondulazione delle onde crea un movimento flettente ai giunti collegati a pompe idrauliche che azionano un generatore, producendo elettricità. L’elettricità viene trasportata a terra tramite un cavo sottomarino.

Colonna d’acqua oscillante: una struttura in cemento armato costruita con una camera chiusa e un’apertura sotto il livello del mare. Quando le onde entrano attraverso l’apertura, il livello dell’acqua nella camera si alza, costringendo l’aria al di sopra di essa ad attraversare una turbina collegata a un’apertura superiore nella camera. Il flusso d’aria aziona la turbina che genera elettricità. Quando l’onda rifluisce, l’aria viene risucchiata nella camera inferiore, ruotando la turbina nella direzione opposta e generando energia.

Overtopping device: questa struttura può essere a terra o galleggiante al largo. Cattura le onde che la infrangono in un serbatoio di stoccaggio. Le onde passano – quindi – attraverso una turbina in uno scivolo che genera elettricità mentre le onde lo attraversano e tornano in mare.

Tappeto a onde (Wave carpet): una membrana flessibile si estende lungo il fondo dell’oceano e si muove su e giù mentre le onde la percorrono, spingendo l’acqua verso un tubo di scarico attraverso pompe verticali collegate alla parte inferiore della membrana. L’acqua pressurizzata dal tubo aziona una turbina a terra che può generare elettricità. Il tappeto cattura il 90% dell’energia delle onde (rispetto ai pannelli solari che catturano solo il 20% dell’energia solare).

Convertitore di onde oscillanti : il dispositivo ha un’estremità fissata a una struttura o al fondo del mare e un’altra che si muove quando viene spinta dalle onde. Il movimento costringe un pistone a muoversi dentro e fuori, guidando l’acqua pressurizzata attraverso le tubazioni, fino a una turbina a terra che produce elettricità.

Sbarramento di marea: una struttura simile a una diga è costruita da una baia, una laguna o un fiume. Con l’alta marea, la diga trattiene l’acqua. Quando le paratoie si aprono per far defluire l’acqua, le turbine generano elettricità mentre l’acqua scorre. Quando la laguna si riempie, il processo viene invertito, generando più energia.

Dinamica delle maree: una diga lunga 30 o più chilometri è costruita perpendicolarmente alla costa e dotata di molte turbine. Una barriera parallela alla costa all’estremità della diga aiuta a intensificare la pressione dell’acqua su entrambi i lati della diga. L’acqua pressurizzata viene azionata attraverso le turbine nella diga.

Come funziona una turbina marina

La turbina è un motore che fornisce: un rotore gira continuamente a causa della pressione dell’acqua o del vento in rapido movimento. può anche essere utilizzato per sfruttare l’energia delle correnti oceaniche. Le turbine hanno pale, un po’ come le eliche, che possono essere girate dalla forza delle correnti oceaniche.

La turbina rotante è collegata a un dispositivo di generazione di elettricità e, poiché la turbina gira come un’elica, una serie di ingranaggi aumenta la rotazione del rotore, consentendo al generatore a turbina di produrre elettricità.

Le correnti oceaniche sono quasi costanti in direzione, velocità e flusso e trasportano grandi quantità di energia. Le turbine possono anche essere utilizzate per ricavare l’energia dalle correnti prodotte dalle maree.

Le pale della turbina vengono fatte girare dalle correnti e l’energia viene catturata da un dispositivo di generazione di elettricità che è attaccato alle pale. Una volta che l’elettricità è stata prodotta da questi dispositivi, può essere trasportata sulla costa attraverso un cavo sottomarino o immagazzinata in apposite batterie.