Energia degli oceani: energia delle onde, delle maree e termica degli oceani.

L’energia sostenibile è un componente fondamentale nella lotta contro i cambiamenti climatici. Essa comprende una serie di tecnologie e metodi volti a generare energia in maniera efficiente e rispettosa dell’ambiente, riducendo al minimo le emissioni di gas serra. L’importanza di passare ad una generazione di energia più pulita e rinnovabile è ormai riconosciuta a livello globale, e gli oceani rappresentano una fonte inesauribile di energia rinnovabile. Onde, maree e il calore oceanico sono risorse enormi, spesso sottovalutate, che possono essere sfruttate per produrre energia. Vediamo qualche dettaglio utile a comprenderle meglio:

Energia delle onde

L’energia delle onde è una forma di energia rinnovabile ottenuta dal movimento delle onde marine. È una risorsa inesauribile, prevedibile e costante, con un grande potenziale di generazione di energia, specialmente nelle regioni costiere dove le onde sono particolarmente forti.
Ci sono diverse tecnologie progettate per catturare e convertire l’energia delle onde in elettricità, le due più comuni sono:

• Boe di energia delle onde: Questi dispositivi galleggiano sulla superficie del mare e sfruttano il movimento verticale delle onde. Quando le onde passano, le boe si muovono su e giù. Questo movimento aziona un generatore interno che produce elettricità. L’elettricità viene poi trasmessa a terra attraverso cavi sottomarini.
• Colonnette oscillanti: Queste strutture sono ancorate al fondale marino e si estendono fino alla superficie dell’acqua. Contengono una colonna d’acqua che si muove su e giù con il passaggio delle onde, spingendo l’aria dentro la colonnina. Questo movimento d’aria aziona una turbina, che a sua volta genera elettricità.

C’è da dire che, mentre l’energia delle onde ha un enorme potenziale, ci sono ancora alcune sfide da superare.

• l’ambiente marino può essere molto duro, e le attrezzature devono essere robuste e resistenti alla corrosione
• la trasmissione dell’elettricità dalla sorgente alla rete elettrica può essere complessa
• come tutte le tecnologie energetiche, anche l’energia delle onde deve essere gestita in modo da minimizzare l’impatto sull’ecosistema marino.

Vantaggi dell’energia delle onde

L’energia delle onde è rinnovabile, pulita e, a differenza di altre forme di energia rinnovabile come il sole e il vento, è relativamente prevedibile e costante. Inoltre, dato che la maggior parte della popolazione mondiale vive vicino alla costa, le centrali di energia delle onde potrebbero fornire energia a molte delle principali città del mondo.

Energia delle maree

Un’altra fonte potenziale di energia marina è l’energia delle maree, che utilizza la potenza delle maree per generare elettricità.

Cos’è e come funziona l’energia delle maree

L’energia delle maree, o energia mareomotrice, è una forma di energia rinnovabile che sfrutta le variazioni di livello del mare causate dalle maree per generare elettricità.
Ci sono principalmente due metodi per sfruttare l’energia delle maree:

• Centrali a bacino: Queste centrali utilizzano una diga, chiamata “barrage“, per trattenere l’acqua durante l’alta marea. Quando arriva la bassa marea, l’acqua viene rilasciata attraverso delle turbine, generando elettricità. Questo sistema sfrutta la “differenza di livello” tra l’alta e la bassa marea.
• Turbine sommerse: Questo metodo sfrutta le correnti marine prodotte dalle maree. Le turbine vengono installate sul fondale marino, dove le correnti marine le fanno girare, generando elettricità. Questo sistema funziona in modo simile a un mulino a vento, ma sott’acqua.

Entrambi questi metodi hanno dei vantaggi e degli svantaggi. Le centrali a bacino possono generare molta energia, ma il loro impatto ambientale può essere significativo, dato che alterano l’ecosistema marino locale. Le turbine sommerse hanno un impatto ambientale minore, ma generano meno energia e la loro installazione e manutenzione possono essere più complesse.
Come tutte le fonti di energia rinnovabile, anche l’energia delle maree ha un ruolo importante nel mix energetico del futuro, contribuendo a ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili e a mitigare i cambiamenti climatici.

Sfide nell’uso dell’energia delle maree

Nonostante i suoi vantaggi, l’energia delle maree presenta delle sfide. Non tutti i luoghi sono adatti per l’installazione di centrali mareomotrici a causa delle specifiche caratteristiche geografiche necessarie. Inoltre, simili a quelle delle onde, le tecnologie per l’energia delle maree sono costose e l’impatto ambientale sulla vita marina è ancora oggetto di studio.

Energia termica degli oceani

L’energia termica degli oceani, anche nota come energia termica dell’acqua marina (Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC), è una forma di energia rinnovabile che sfrutta la differenza di temperatura tra le acque superficiali calde degli oceani e le acque più fredde in profondità.
Il principio di funzionamento si basa su un ciclo termodinamico chiamato ciclo di Rankine. In termini semplici, il ciclo di Rankine è un processo che trasforma il calore in energia meccanica – in questo caso, energia elettrica. Ecco come funziona:

1. Riscaldamento del fluido di lavoro: Le acque superficiali degli oceani, che possono raggiungere temperature di circa 25-30 gradi Celsius nei tropici, vengono utilizzate per riscaldare un fluido di lavoro. Questo fluido ha un punto di ebollizione molto basso, quindi si trasforma facilmente in vapore quando viene riscaldato.
2. Generazione di energia: Il vapore prodotto viene utilizzato per azionare una turbina collegata a un generatore. Questo è dove l’energia meccanica viene convertita in energia elettrica.
3. Raffreddamento del fluido di lavoro: Dopo aver azionato la turbina, il vapore viene raffreddato e condensato utilizzando le acque più fredde prelevate dalle profondità dell’oceano, che possono avere temperature di circa 5 gradi Celsius. Questo processo chiude il ciclo, e il fluido di lavoro può essere riutilizzato.
4. Dissipazione del calore residuo: L’acqua fredda utilizzata per il raffreddamento può essere riportata nell’oceano, dissipando il calore residuo nell’ambiente marino.

L’energia termica degli oceani offre un potenziale significativo per la produzione di energia rinnovabile. Non solo è in grado di produrre energia in modo costante (a differenza del solare o dell’eolico, che dipendono dal clima), ma può anche contribuire alla mitigazione dei cambiamenti climatici, riducendo la nostra dipendenza dai combustibili fossili.
Tuttavia, ci sono ancora problemi tecnologici da superare soprattutto legato al fatto che il trasferimento del calore residuo nell’oceano potrebbe avere impatti ambientali se non gestito correttamente. Inoltre, è necessario avere una grande differenza di temperatura tra le acque superficiali e quelle profonde, il che limita i luoghi in cui questo tipo di energia può essere prodotto.

Conclusione
Gli oceani rappresentano una risorsa immensa per la produzione di energia rinnovabile. Le tecnologie per sfruttare l’energia delle onde, delle maree e il calore degli oceani sono in continua evoluzione e potrebbero giocare un ruolo chiave nel passaggio a un futuro energetico più sostenibile.