6.3 Generazione elettrica dalle onde e dalle maree · Per questo motivo le zat-tere vengono...

6.3.1 Introduzione

I mari e gli oceani del pianeta costituiscono una immen-sa riserva di energia che si manifesta in molte forme. Traqueste, le più conosciute e più liberamente disponibilisono l’energia delle onde e l’energia delle maree. Nes-suno sa realmente quanta energia si possa ricavare in prati-ca dagli oceani, ma nel Regno Unito il Marine ForesightPanel, in un rapporto al governo, ha affermato che «sistima che se meno dello 0,1% dell’energia rinnovabiledisponibile dagli oceani si potesse convertire in energiaelettrica, si sarebbe in grado di soddisfare oltre cinquevolte l’attuale richiesta energetica a livello mondiale»(UK Office of Science and Technology, 1999). Si trattachiaramente di una risorsa immensa e tanto i governiquanto l’industria privata stanno compiendo sforzi cre-

scenti per sviluppare le tecnologie necessarie al suo sfrut-tamento. Salvo poche eccezioni, i mezzi per ricavareenergia dalle onde e dalle maree sono del tutto differen-ti, il che riflette le caratteristiche molto diverse di que-ste due fonti di energia.

L’energia delle onde si deve al movimento dell’ac-qua in prossimità della superficie marina. L’azione delvento sulla superficie dell’acqua determina la forma-zione e lo sviluppo delle onde; poiché il vento deriva dal-l’azione del Sole sull’atmosfera, le onde rappresentanodi fatto una riserva di energia solare. Sotto la superficie,le singole particelle d’acqua compiono movimenti cir-colari, mentre la trasmissione di energia avviene nelladirezione della propagazione dell’onda. In assenza dicorrenti non si ha alcun movimento netto di acqua duran-te il trasporto di energia; questo è in netto contrasto con

575VOLUME III / NUOVI SVILUPPI: ENERGIA, TRASPORTI, SOSTENIBILITÀ

6.3

Generazione elettrica dalle ondee dalle maree

6740 64

494138

15

13

14

11

16

2024

242733

40

40

40

78

26

1217

13 13

4153

50

386764

70

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4050

74 97

29

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25

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1810

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3349

49 45

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82

4865

636292

92

11 12

21

5023

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15

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17

14

fig. 1. Risorse di energia resa disponibile dalle onde (valori espressi in kW/m).

l’energia delle maree, in cui acqua ed energia si sposta-no insieme.

L’energia delle maree deriva dal movimento di enor-mi masse d’acqua nei mari e negli oceani associato allemaree stesse. Queste sono originate essenzialmente dal-l’attrazione gravitazionale della Luna sulle masse d’ac-qua combinata alla rotazione della Terra intorno al Sole;la potenza dissipata dai moti di marea determina a livel-lo infinitesimale sia una riduzione della distanza tra laTerra e la Luna, sia un rallentamento della Terra. In que-sto modo la Terra e il suo primo vicino nello spazio ali-mentano le maree perdendo sia energia potenziale siaenergia cinetica. Con il flusso e il riflusso della mareamuta l’altezza dell’acqua in prossimità della costa, offren-do così l’opportunità di ricavare energia dalle variazioni

di energia potenziale associate alle differenze di altezzadell’acqua. Inoltre, a causa del profilo delle coste e dellabatimetria, i flussi di marea non sono uniformi sul pia-neta e in alcune zone si concentrano in forti correnti dimarea; queste posseggono grandi quantità di energiacinetica, che può essere catturata e convertita.

Anche se qualcuno potrebbe dissentire, è probabil-mente corretto affermare che, al momento, non esisto-no progetti commercialmente maturi per la produzionedi energia dalle onde o dalle maree. Ci sono installazio-ni per lo sfruttamento delle maree, come quelli a LaRance, vicino St. Malo in Francia, e ad Annapolis, nellabaia di Fundy in Canada, che danno un contributo signi-ficativo all’approvvigionamento locale di elettricità, el’impianto a onde di Limpet, sull’isola scozzese di Islay,che alimenta la rete elettrica locale da quando è entratoin funzione nel 2000.

Stiamo ora entrando in un’era in cui si ritiene che lagenerazione di energia dalle onde e dalle maree possafornire un contributo importante ed economicamenteconveniente alla generazione di energia nei paesi costie-ri. La prima decade del 21° secolo ha visto un’ esplo-sione di interesse per le tecnologie di estrazione dell’e-nergia e una pletora di dispositivi prototipali attende l’in-stallazione e la messa in esercizio.

C’è più energia nei mari di quanta l’uomo ne possamai ragionevolmente utilizzare, ma sfortunatamente, conle tecnologie attualmente in via di sviluppo, solo una mi-nima parte sarà accessibile. L’energia delle onde si cal-cola in termini di potenza per ogni metro del fronte d’on-da e viene misurata di solito in kW/m. La fig. 1 fornisce

576 ENCICLOPEDIA DEGLI IDROCARBURI

GENERAZIONE ELETTRICA DA FONTI RINNOVABILI

0

10

20

30

40

50

60

70

0 20 40 60 80 120100

pote

nza

dell

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a (k

W/m

)

profondità dell’acqua (m)

fig. 2. Variazione dell’energia con la profondità presso South Uist, isole Ebridi (Fonte: Wavegen).

7m

7m

5

10m20

4m5

5m80

7m20

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15

7m

15

5m12

6m8

5m10

5m10

6m5

5m30

5m1

ALASKA

CANADA

STATI UNITI

AMERICAMERIDIONALE

AFRICA

EUROPA

ASIA

AUSTRALIA

NUOVAZELANDA

Groenlandia

OC

EA

N

O

AT

LA

NT

IC

O

O C E A N O

I N D I A N O

O C E A N O

P A C I F I C O

O C E A N O

P A C I F I C O

possibili siti per impiantia sbarramento di marea

entità approssimativa dellerisorse a costi ragionevoliin GWescursione media di mareaidonea rispetto alla potenzainstallata

fig. 3. Zone adatte all’installazione di impianti a sbarramento di marea.

un’indicazione della potenza resa disponibile dalle ondein diverse località del pianeta con fondali profondi.

Le onde generate in acque profonde perdono pochis-sima energia fino a quando cominciano a ‘sentire il fon-dale’; a questo punto l’energia viene dissipata per attri-to sul fondale stesso. Tipicamente, ciò diventa signifi-cativo quando la profondità dell’acqua scende al di sottodella metà della lunghezza d’onda. La fig. 2 mostra comela diminuzione dell’energia con la profondità dipendedalla batimetria locale, e in particolare dalla pendenzadel fondale. Un fondale lungo e piatto dissiperà più ener-gia di uno corto e ripido. La maggior energia che si hanelle acque profonde le rende interessanti per molti pro-gettisti, ma è anche vero che l’ambiente, in acque profon-de, è più difficile che in prossimità della costa e di con-seguenza gli aspetti tecnici presentano potenzialmentemaggiori problemi.

L’energia disponibile dalle maree varia con il qua-drato dell’escursione di marea. La fig. 3 mostra le zoneche sono state identificate come adatte per impianti asbarramento di marea, e queste corrispondono com-plessivamente a 239 GW. Sebbene il diagramma in figu-ra evidenzi i siti ottimali del pianeta, non è assolutamenteesaustivo e rappresenta soltanto una piccola parte del-l’energia insita nelle maree. I dispositivi che utilizzanole correnti di marea necessitano di una forte corrente,piuttosto che di una grande escursione di marea, e di soli-to si cita un picco di velocità di marea equinoziale pariin media a 2,5 m/s come valore necessario per una gene-razione efficiente.

Classificazione generale delle tecnologie per la generazione di energia dalle onde

Non esiste una classificazione univoca dei sistemi digenerazione di energia dalle onde. Quella adottata in que-sta sede è in realtà arbitraria e assolutamente non onni-comprensiva, ma descrive comunque la maggior partedei dispositivi attualmente in via di sviluppo. Le cate-gorie scelte sono: a) dispositivi a tracimazione; b) zat-tere articolate; c) dispositivi a colonna d’acqua oscillante(OWC, Oscillating Water Columns); d ) boe e galleg-gianti; e) dispositivi a galleggiamento controllato; f ) tur-bine sottomarine. Nella tab. 1 sono elencati esempi didispositivi di generazione di energia dalle onde, esistentio proposti, appartenenti alle diverse categorie.

Dispositivi a tracimazione. Questi dispositivi si basa-no sull’azione delle onde che spinge l’acqua su una rampa,dalla quale si rovescia in un bacino. In alcuni sistemi siusa una rampa piatta di larghezza costante e in condi-zioni operative tipiche l’acqua si può sollevare di 3 m.L’acqua raccolta nel bacino viene scaricata poi nuova-mente in mare attraverso una turbina (di solito di tipoKaplan), utilizzando una tecnologia idraulica conven-zionale a bassa caduta, adattata alle condizioni marine.Il primo sviluppo importante di questo tipo è stato la

configurazione Tapchan (Tapered Channel), progettataper uso costiero, che utilizza un bacino sulla terraferma.La tecnologia è stata successivamente adattata all’uso inmare aperto, utilizzando bacini e rampe galleggianti.

Zattere articolate. Questi dispositivi si basano sulmoto relativo dei segmenti snodati della zattera per lagenerazione di energia. La possibilità di un segmentodella zattera di esercitare un’interazione con l’elementovicino dà luogo a un sistema autonomo ed evita la neces-sità di vincolare rigidamente le parti attive del disposi-tivo al fondale per dar loro un supporto con cui intera-gire. Di solito si sistema una pompa idraulica tra ognicoppia di segmenti; questa rifornisce un accumulatore,da cui il fluido pressurizzato aziona un motore e un gene-ratore. Le zattere sono di solito collocate perpendico-larmente al fronte d’onda e le onde risultano attenuatedopo aver superato la zattera. Per questo motivo le zat-tere vengono raggruppate a volte con altri tipi di dispo-sitivi posizionati ad angolo retto rispetto alle onde e sonochiamate attenuatori. Diversamente avviene per dispo-sitivi posti parallelamente al fronte d’onda, che forni-scono una totale ostruzione al passaggio delle onde; talidispositivi si definiscono terminatori.

Dispositivi a colonna d’acqua oscillante. Si tratta diuno dei tipi più diffusi di dispositivi per la produzionedi energia dalle onde. Una colonna d’acqua oscillante(OWC) comprende una struttura parzialmente sommer-sa (collettore), aperta al di sotto della superficie del mare.Sotto l’azione delle onde l’acqua scorre dentro e fuoridall’apertura il che, a sua volta, comprime e rarefà l’a-ria all’interno del collettore al di sopra della superficiedel mare. L’aria, sotto l’azione di un pistone, passa attra-verso una turbina che estrae energia e aziona un gene-ratore. La turbina più usata è la turbina Wells autoretti-ficante che, sebbene possieda un’efficienza di piccominore di altre, guadagna in termini di semplicità e diprestazioni. A partire dalla metà degli anni Ottanta sonostati posti in funzione prototipi di unità OWC in diversisiti nel mondo e i progettisti hanno sviluppato per que-sta tecnologia una esperienza maggiore che per qualsia-si altra.

Boe e galleggianti. Questi dispositivi sono stati uti-lizzati come collettori di energia in molti sistemi per laproduzione di energia dalle onde. Si è dimostrato, siamatematicamente sia praticamente, che boe relativamentepiccole possono raccogliere energia da una porzione difronte d’onda maggiore del loro diametro e questo effet-to di ‘assorbitore puntiforme’ è uno degli elementi su cuisi concentra maggiormente l’attenzione dei progettisti.Alcuni sistemi utilizzano boe rigide e sfruttano la spin-ta idrostatica per azionare un meccanismo di estrazionedi energia; si può trattare di un cilindro idraulico tra laboa galleggiante e il fondale, o tra la boa e una piastrafrenante, o può essere un riferimento inerziale come unamassa d’acqua. In un particolare progetto si è utilizzato


GENERAZIONE ELETTRICA DALLE ONDE E DALLE MAREE



tab. 1. Impianti per la produzione di energia da onde in corso di sviluppo (marzo 2005)

TipologiaDenominazionedell’impianto

Società/organizzazione

SitoStadio

di sviluppoNazione

Dispositivo a tracimazione

Wavedragon Wave Dragon ApS Galleggiante Prototipo Danimarca

Seawave Slot-coneGenerator (SSG)

WAVEenergy Fisso Idea progettuale Norvegia

WavePlane Waveplane Production Galleggiante Prototipo a scala ridotta Danimarca

FWPV SeaPower Galleggiante Prototipo Svezia

Zattere articolate

Waveberg Waveberg DevelopmentGalleggiante, con

ancoraggioPrototipo Stati Uniti

McCabe Wave Pump Hydam TechnologyGalleggiante, conancoraggio e con piastra di reazione

Prototipo Irlanda

Pelamis Ocean Power DeliveryGalleggiante, con

ancoraggioPrototipo collegato

alla distribuzione elettricaRegno Unito

Colonna d’acquaoscillante (OWC)

LIMPET Wavegen Posizionato a rivaPrototipo collegato


LIMPET ST Wavegen Integrato nei frangifluttiPrototipo collegato


EnergetechImpianto costiero,

posizionato sul fondalePrototipo Australia

Guangzhou Institute ofEnergy Conversion

Posizionato a riva Progetto in corso Cina

JApanese Marine Scienceand TEchnology Centre

(JAMSTEC)OWC galleggiante Prototipo Giappone

National Institute ofOcean Technology

Impianto costiero, posizionato sul fondale

Prototipo India

Grampus Ocean Wave Energy OWC galleggiante Idea progettuale Regno Unito

Pneumatically StabilizedPlatform (PSP)

FloatSistemi OWC incorporatiin una zattera articolata di

grandi dimensioniIdea progettuale Stati Uniti

Sperboy Embley EnergyBoe ancorate, OWC

multi-risonanti Prototipo collegatoalla rete elettrica

Regno Unito

MRC100 OREConBoe ancorate, OWC

multi-risonantiPrototipo collegatoalla rete elettrica

Regno Unito

Galleggianti/boe

WaveMill Wavemill Energy

CorporationImpianto costiero,

posizionato sul fondalePrototipo su scala ridotta Stati Uniti

AquaBuoy AquaEnergy GroupBoa con ancoraggio.Riferimento inerziale

Prototipo su scala ridotta Stati Uniti

WaveBob ClearPower TechnologyBoa con ancoraggio,

con piastra di reazionePrototipo su scala ridotta Regno Unito

SDE Energy Piastra frenata Prototipo su scala ridotta Israele

Wave Rider SeaVolt TechnologiesGalleggiante, con

ancoraggioTest in vasca Stati Uniti

Scientific Applicationsand Research Associates

(SARA)Posizionato sul fondale Prototipo di laboratorio Stati Uniti

Salter Duck University of Edinburgh Test del modello effettuati Regno Unito

Galleggiamentocontrollato

Archimedes Wave Swing AWS Ocean Energy Posizionato sul fondalePrototipo collegatoalla rete elettrica Regno Unito

SeaDog PumpIndependent Natural

ResourcesPosizionato sul fondale Test in vasca Stati Uniti

Wave Master Ocean WaveMaster Posizionato sul fondaleTest in vasca su unità

lunghe 20 m Regno Unito

Power Buoy Ocean PowerTechnologies

Boa ancorata Prototipo Stati Uniti

Turbine sottomarine WaveRotor Ecofys UK Posizionato sul fondale Verifica del modello Regno Unito

come pompa un tubo elastomerico al posto di un più con-venzionale cilindro idraulico. Alcune boe contengonouna colonna d’acqua e, sfruttando il movimento relati-vo della boa rispetto alla superficie dell’acqua per agiresulla colonna d’acqua, estraggono energia attraverso ilmeccanismo di turbogenerazione sopra descritto. Nellatab. 1 queste boe sono incluse nella sezione OWC. Unadifficoltà notevole nella progettazione di una boa per lagenerazione di energia dalle onde consiste nel fornire leforze che azionano il collettore d’energia e ottenere unareazione adeguata a esse senza trasmettere tali forze allefondamenta o agli ormeggi.

Dispositivi a galleggiamento controllato. Nella boaimmersa la variazione di altezza dell’acqua all’esternodella boa provoca una variazione della spinta di galleg-giamento che genera una forza sul sistema. Se una boarigida è completamente sommersa, il passaggio di un’on-da non influisce sulla sua spinta idrostatica e non ne vienetratta alcuna forza. Se invece la boa è flessibile, la varia-zione di pressione causata dal passaggio di un’onda pro-vocherà una variazione di volume della boa, con un con-seguente cambiamento della spinta idrostatica. Questoprincipio viene utilizzato in diversi dispositivi per la pro-duzione d’energia, in cui si ha un volume d’aria intrap-polato, ma esposto alla pressione locale del mare. Tipi-camente si ha una boa riempita d’aria e aperta alla base;l’aria è sotto pressione in modo che la boa galleggi inequilibrio a una quota prescritta al di sotto della super-ficie. Al passaggio della cresta di un’onda, la pressionedell’aria aumenta, si perde spinta idrostatica a causa dellacompressione dell’aria e la boa affonda. Una limitazio-ne imposta allo spostamento della boa mantiene la situa-zione sotto controllo. Al passaggio del cavo dell’ondasuccede il contrario e la boa viene spinta verso l’alto.L’estrazione di energia avviene per via idraulica o attra-verso un generatore lineare. Sono stati proposti anchesistemi simili che utilizzano pattini a pressione montatisul fondale.

Turbine sottomarine. Questo sistema utilizza una tur-bina autorettificante direttamente in acqua, eliminandocosì la necessità di convertire l’energia idraulica in ener-gia pneumatica prima dell’estrazione.

Classificazione generale dei sistemi di generazionedi energia dalle maree

I sistemi per la generazione di energia dalle mareericadono in due categorie principali: impianti a sbarra-mento e impianti a corrente di marea. Il funzionamentodi un sistema a sbarramento di marea richiede la costru-zione di una barriera che ostruisca il flusso naturale dellamarea. Tale limitazione genera una differenza di altezzatra i due lati dello sbarramento, e questa altezza piezo-metrica viene utilizzata per azionare un sistema idrauli-co a bassa caduta. I sistemi a corrente di marea si basa-no sull’estrazione diretta di energia cinetica. In generale

si distinguono le seguenti tre categorie di sistemi a cor-rente di marea.

Turbine a corrente di marea. Questi dispositivi sibasano su un principio analogo a quello delle turbine avento e possono apparire in effetti molto simili. Si stu-diano attualmente impianti ad asse sia orizzontale siaverticale, a volte con i condotti e la cappottatura intor-no al rotore. La turbina può essere accoppiata diretta-mente a un normale generatore attraverso un organo ditrasmissione, o utilizzare un diverso schema di trasmis-sione di energia.

Dispositivi a corrente di marea a pistoni. Questidispositivi sono dotati di alette che si muovono avanti eindietro in un piano perpendicolare alla corrente di marea,al posto delle pale rotanti. Uno di questi dispositivi uti-lizza dei pistoni per alimentare un circuito idraulico, chefa girare un motore idraulico e un generatore di energia.

Dispositivi a correnti di marea basati sull’effetto Ven-turi. In questi dispositivi il flusso di marea viene con-vogliato in un condotto che lo concentra determinandouna differenza di pressione. Questa a sua volta dà luogoa un flusso secondario attraverso una turbina.

Oltre a queste categorie principali ci sono altri approc-ci nuovi all’estrazione di energia dalle maree, come l’usodella magnetoidrodinamica per l’estrazione diretta dienergia dal flusso e l’applicazione di zattere articolateinstabili. La tab. 2 riporta un elenco riassuntivo dei siste-mi a corrente di marea attualmente in corso di sviluppo.

6.3.2 Visione storica

La prima applicazione nota dell’energia delle maree èstata l’azionamento di un mulino nel 15° secolo. Si pensache il primo sfruttamento dell’energia delle onde si siaavuto nel settore degli ausili alla navigazione. Alla finedel 19° secolo erano d’uso comune le boe a fischio, azio-nate dalle onde, in cui l’aria intrappolata nella calottadella boa galleggiante veniva espulsa con un fischio peravvisare i marinai di pericoli circostanti, durante la notteo in caso di nebbia in prossimità della costa. Le boe afischio sono state i precursori di tutti i moderni sistemiOWC che sfruttano l’energia delle onde. Prima della loroadozione si usavano comunemente le boe a campana, incui le oscillazioni della boa sotto l’azione delle ondefacevano suonare la campana. Sfortunatamente, nebbiae bonaccia si presentano spesso insieme, cosicché le boea campana erano meno efficaci quando erano più neces-sarie. Per risolvere questo problema alcune campane,come si verificò a Whitehead, nel Maine (Stati Uniti) nel1830, vennero posizionate sulle spiagge e messe in fun-zione manualmente. Nel 1837 il sistema fu adattato perazionare le campane utilizzando le maree e, a parte imulini, questa risulta la prima applicazione dell’energiadelle maree. Dovette trascorrere oltre mezzo secolo prima



del successivo sviluppo significativo nell’utilizzazionedell’energia delle onde. Questo accadde di nuovo nelsettore delle boe per la navigazione, quando nel 1947Masuda, in Giappone, progettò e pose in opera il pri-mo impianto OWC, che azionava una turbina per laproduzione di elettricità. L’impianto era situato nellabaia di Osaka e l’elettricità prodotta forniva energia perle luci di navigazione. Il funzionamento era messo insicurezza da batterie ricaricabili che si alimentavanodal sistema turbina/generatore nei periodi di maggiore

disponibiltà. Da questo prototipo fu sviluppata una seriedi boe commerciali, tuttora prodotte dalla ditta giappo-nese Ryokuseisha. Anche se la potenza di ogni disposi-tivo è bassa (70-500 W), questa applicazione rappresentaancora l’esempio più comune di impianto per la produ-zione di energia dalle onde.

Dopo lo sviluppo iniziale delle boe per le luci di navi-gazione, l’interesse per sviluppi ulteriori rimase scarsofino al 1973, quando il brusco aumento dei prezzi delpetrolio, dovuto al conflitto che in quell’anno vi fu in



tab. 2. Società attive nello sviluppo di impianti per la produzione di energia dalle correnti di marea (marzo 2005)

TipologiaDenominazionedell’impianto

Società/organizzazione

Sito SistemaStadio

di sviluppoNazione

A corrente di marea

Stingray Engineering BusinessPosizionatosul fondo

Sistemaad alette oscillanti

Prototipo Regno Unito

Tidal HydraulicGenerators

Posizionatosul fondo

Turbina orizzontale Prototipo Regno Unito

TidEl Soil Machine DynamicsGalleggiante,

con ancoraggio Turbina orizzontale

Test del modelloin vasca

Regno Unito

UnderwaterElectric Kite

UEK SystemsGalleggiante,

con ancoraggioTurbina orizzontale

Test del modellosul campo

Stati Uniti

StatkraftGalleggiante,

con ancoraggioTurbina orizzontale

Progetto di ricerca

Norvegia

Verdant PowerCostruito

su piattaformagalleggiante

Turbina orizzontaleTest del modello

sul campoStati Uniti

Tidal Fence Blue Energy Canada

Galleggiante,con ancoraggio,

o integratonei frangiflutti

Turbinaad asse verticale

Prove sul campo,a scala ridotta

Stati Uniti

GorlovHelical Turbine

Assemblaggioe supporto

non specificati

Turbinaad asse verticale

a spirale

Prototipo di turbinasperimentato

Stati Uniti

Open Centre Turbine Florida Hydro Assemblaggio

e supportonon specificati

Turbinaaperta al centro

Prototipo di turbinasperimentato

Stati Uniti

Blue Concept Hammerfest StrømPosizionatosul fondo

Turbina orizzontalePrototipo collegatoalla rete elettrica

Norvegia

Rochester VenturiImperial College

InnovationsAssemblaggio

a opzioni multipleTurbina ad ariaa effetto Venturi

Prototipo Regno Unito

HydroHelix HydroHelix EnergiesPosizionatosul fondo

Turbina orizzontale Modello di test Francia

Mechanical Eel Inocean AS Unità galleggianteZattera articolata

sommersaIdea progettuale Norvegia

Various Kinetic Energy SystemsPosizionatosul fondo

Turbina orizzontale Idea progettuale Stati Uniti

Rotech Tidal Turbine Lunar EnergyPosizionatosul fondo

Turbina orizzontale intubata

Modello di test;pianificata

la costruzionedel prototipo

Regno Unito

SeaFlowMarine Current

Turbines

Posizionatosul fondo,

con torre emergentedalla superficie

Turbina orizzontale

Primo prototipocostruito; secondo

prototipoin costruzione

Regno Unito

Mermade Mermade Energy SpeculativoTurbina a orientazione

variabileIdea progettuale Regno Unito

Conversionemagneto-idrodinamica

Neptune Systems Speculativo MHD (Magneto- HydroDynamics)

con superconduttoriIdea progettuale Paesi Bassi

Laguna di marea Tidal Electric Proposte di progetto Regno Unito

Medio Oriente, spinse i governi dei Paesi sviluppati ariesaminare la loro dipendenza energetica dai carburan-ti importati da zone politicamente instabili e a conside-rare opzioni alternative e più sicure. In diversi Paesi siavviarono progetti sulla generazione di energia dalleonde, e in particolare nel Regno Unito, dove tra il 1974e il 1983 furono spesi dal governo 15 milioni di sterli-ne. L’obiettivo fondamentale del programma britannicoera di «stabilire la fattibilità dell’estrazione di energiadalle onde oceaniche e stimare i costi di tale energia, ovela si fosse usata su larga scala per soddisfare le neces-sità del Regno Unito» (Davies et al., 1985).

Si considerarono in quel contesto diverse tecnolo-gie, sulla base di una richiesta di 2 GW, ma nel 1982 laconclusione fu che «le prospettive economiche com-plessive per l’energia dalle onde sono apparse scarse inconfronto ad altre tecnologie per la produzione di ener-gia elettrica da fonti rinnovabili» (Davies et al., 1985).Malgrado il diffuso disaccordo su questa conclusioneda parte di chi lavorava nel settore, il programma fu arre-stato, con l’eccezione di sviluppi su scala minore per isistemi che risultavano più promettenti. I progetti pro-seguiti portarono la Queen’s University di Belfast a rea-lizzare un impianto costiero OWC di prova da 75 kW,sull’isola scozzese di Islay (Whittaker et al., 1997). L’im-pianto fu messo in funzione per la prima volta nel 1991e continuò a funzionare a intermittenza fino al suo sman-tellamento nel 2000; collegato alla rete elettrica, essoutilizzava in associazione una turbina Wells e un gene-ratore a induzione per convertire in elettricità l’energiapneumatica prodotta dall’OWC. Quel programma diricerca fornì dati sperimentali utili per la progettazionedegli impianti successivi (Whittaker e Stewart, 1994);in particolare l’impianto OWC LIMPET di Wavegen,anch’esso sull’isola di Islay (Heath et al., 2000; Folleyet al., 2002) che, collegato alla rete elettrica, è in fun-zione dal 2000.

Tra il 1976 e il 1979, un gruppo di lavoro giappone-se, sotto gli auspici dell’International Energy Agency,ha sottoposto a verifica alcuni impianti OWC installatisu una piattaforma galleggiante, la Kaimei, di 800 t elunga 80 m, ormeggiata al largo di Yura, presso la cittàdi Tsuruoka, nella prefettura di Yamagata (fig. 4). Oltreal Giappone, partner principale, avevano contribuito ilRegno Unito, il Canada, l’Irlanda e gli Stati Uniti. Lapiattaforma ospitava otto camere OWC, ciascuna conuna potenza nominale di 125 kW. Furono sperimentatidiversi dispositivi per l’estrazione di energia, compresele turbine McCormick, le turbine Wells autorettificantie i sistemi a turbina più convenzionali dotati di valvoledi rettificazione.

Sono stati costruiti altri impianti OWC di prova, siacollocati a riva sia integrati nelle barriere frangiflutti, indiverse località del Giappone. L’impianto OWC del portodi Sakata è il più grande tra quelli costruiti e sperimentati

in Giappone durante gli anni Ottanta e Novanta. È unimpianto a cinque camere, costruito come parte inte-grante del molo. Si tratta di una struttura di cemento acassone, portata in posizione facendola galleggiare, e poiaffondata e zavorrata. Il dispositivo, messo in funzionenel 1989, è dotato di una turbina Wells tandem. Origi-nariamente l’impianto erogava 60 kW.

Nel 1998 venne avviata la sperimentazione in maredi un altro sistema OWC galleggiante, il Mighty Whale.Il dispositivo, sviluppato dal JApanese Marine Scienceand TEchnology Centre (JAMSTEC), è lungo 50 m, largo30 m e profondo 12 m ed è progettato per galleggiarecon un pescaggio di 8 m, una volta zavorrato. La strut-tura contiene tre unità OWC, ognuna delle quali azionauna turbina Wells. Il sistema eroga nel complesso 110 kW;la potenza, bassa rispetto alle dimensioni dell’impianto,riflette l’energia relativamente bassa delle onde in Giap-pone in confronto ai mari che bagnano le coste dell’Eu-ropa occidentale e altre zone.

In un programma parallelo portato avanti in Norve-gia, ma su scala inferiore rispetto a quello britannico, cisi è concentrati inizialmente su una boa ‘assorbitore pun-tiforme’, che reagisce al suo ormeggio, e sull’uso di pia-stre sommerse per la focalizzazione dell’energia delleonde al collettore. L’attenzione venne in seguito sposta-ta sulle potenzialità dell’OWC e, grazie al supporto dellasocietà Kvaerner Brug, nel 1985 venne installato sullascogliera presso Bergen un impianto da 500 kW. L’im-pianto venne distrutto dalle tempeste nel 1988; risultòche il cedimento fu dovuto alla corrosione dei bulloni diancoraggio alla scogliera.

Un gruppo di lavoro presso l’Ocean EngineeringCentre dell’Indian Institute of Technology, a Madras, hacostruito un collettore cellulare di cemento. Il progettofu avviato nel 1983 e realizzato nell’ottobre del 1991,quando l’impianto fu collegato alla rete elettrica. L’im-pianto di 6.000 t (3.000 t di peso strutturale più 3.000 tdi zavorra) era progettato per rimanere stabile con ondefrangenti fino a 7 m e fu murato a secco. La turbina Wellsoriginaria fu poi sostituita da una turbina ad azione, masenza ottenere un incremento di prestazioni.

Nel frattempo, nella Repubblica Popolare Cinese, nel1989 venne costruito un impianto OWC sulla costa



fig. 4. La piattaforma Kaimei (per cortesia dell’Autore).

dell’isola di Dawanshan, nel Mar della Cina meridio-nale, che fu messo in funzione per breve tempo a sco-po di test (European [...], 1994). Una turbina Wells di0,8 m di diametro era collegata a un generatore da 1.500giri al minuto, che erogava 3 kW. La camera d’aria eralarga 4 m e profonda 3 m e le condizioni medie delmare corrispondevano a 4,4 kW/m. I test vennero con-siderati soddisfacenti, con eff icienza della camerapari al 50-150% ed eff icienza complessiva pari al10-35%.

Nel 1986 venne messo in funzione l’impianto nor-vegese Tapchan (fig. 5). Il Tapchan (Tapered Channel)comprende un collettore, un convertitore, un bacino eun impianto di generazione idraulica a bassa caduta. Ilcollettore d’energia è una gola naturale nei pressi diToftesfallen, sulla costa norvegese del Mare del Nord,che incanala le onde nel convertitore, costituito da uncanale a pareti verticali, profondo 6-7 m, che si innalzafino a 2-3 m sopra il livello medio del mare. Il converti-tore si restringe verso la riva, cosicché l’altezza dell’ac-qua che fluisce nel canale aumenta nell’avvicinarsi allariva e alla fine l’acqua si riversa nel bacino. Quest’ulti-mo era stato costruito collegando formazioni rocciosepreesistenti, ottenendo una struttura di immagazzina-mento d’energia di 8.500 m2 circa e acqua sufficiente permantenere in funzione per 30 minuti il sistema idraulicoa bassa caduta da 350 kW, nel caso di un afflusso di ondeinsufficiente a garantire la tracimazione. Questo innova-tivo sistema possiede diversi vantaggi rispetto agli altrigeneratori che sfruttano l’energia delle onde, ma presentaanche lo svantaggio di richiedere caratteristiche moltoparticolari del sito di installazione. Per tentare di supe-rare tali limitazioni, ed eliminare l’influenza dalle maree,diversi progettisti hanno adottato il principio della traci-mazione applicandolo a dispositivi galleggianti.

A partire dal 1976 il governo svedese ha sostenutoun modesto programma di sfruttamento dell’energia delleonde, focalizzato soprattutto su un sistema a boa gal-leggiante in cui, quando l’azione delle onde spinge in

alto la boa, un manicotto elastomerico entra in tensionee l’acqua marina sotto pressione viene trasferita a unbacino ad alta pressione, dal quale aziona una ruota Peltonper la generazione elettrica. Appena la boa scende, ilmanicotto si rilassa e un nuovo carico d’acqua viene rac-colto dal mare. Negli anni Ottanta sono stati sperimen-tati con successo numerosi impianti e il sistema, origina-riamente sviluppato e testato dall’Inter Project Service(IPS) in Svezia, è stato ora adottato per lo sviluppo com-merciale dalla compagnia statunitense Aqua Energy.

La maggior parte dei progetti descritti era sostenutada fondi pubblici, ma l’effetto combinato della riduzio-ne del prezzo del petrolio, delle prestazioni modeste deiprototipi e delle valutazioni pessimistiche sul potenzia-le a lungo termine dell’energia delle onde ha determi-nato verso la fine degli anni Ottanta una drastica dimi-nuzione del supporto governativo al settore. Intorno allostesso periodo, però, cresceva la consapevolezza sia delfatto che le stime sui costi energetici non avevano presosufficientemente in considerazione l’impatto ambienta-le, sia dell’importanza delle emissioni dovute ai com-bustibili fossili nell’influenzare il riscaldamento globa-le. Cresceva altresì la convinzione che se si fosse tenutoconto del costo ambientale complessivo della produzio-ne di energia da combustibile fossile e dal nucleare, letecnologie mature per lo sfruttamento dell’energia delleonde sarebbero diventate commercialmente allettanti.Sostenuti da tale convinzione, diversi imprenditori entra-rono in questo settore industriale e la proporzione deifinanziamenti passò da una predominanza di finanzia-mento pubblico a una di fondi privati, affiancati dal sup-porto pubblico. In prima fila sono stati A. Thomson, checon A. Wells, inventore della turbina omonima, ha fon-dato Wavegen, nel Regno Unito, per sviluppare la tec-nologia OWC, e T. Denniss, in Australia, che ha fonda-to Energetech per sviluppare un dispositivo basato suprincipi simili. Nei Paesi Bassi Teamwork Technology,guidata da F. Gardner e H. van Bruhgel, ha avviato il pro-getto AWS (Archimedes Wave Swing) e, più recente-mente, R. Yemm ha fondato OPD (Ocean Power De-livery) in Scozia, per commercializzare la zattera arti-colata Pelamis (Yemm, 2003). SeaPower, in Svezia, halavorato su di un dispositivo galleggiante a tracimazio-ne, mentre il consorzio Wave Dragon, con sede centra-le in Danimarca, ha iniziato lo sviluppo di un impiantoa tracimazione con grandi bracci di convogliamento.

6.3.3 Situazione attuale

Impianti per la produzione di energia dalle ondeL’entrata in gioco degli interessi di imprese private e

la consapevolezza che era necessario un ventaglio ampiodi fonti energetiche rinnovabili per far fronte alla sfidaposta dal riscaldamento globale hanno prodotto verso la



fig. 5. L’impianto Tapchan (per cortesia dell’Autore).

fine degli anni Novanta un rinnovato interesse da partedei governi e degli enti pubblici, che si è mantenuto alvolgere del nuovo millennio. Le forme di supporto pub-blico sono diversificate; il programma quadro dell’Unio-ne Europea promuove la cooperazione internazionaleattraverso sia il supporto alle ‘reti tematiche’, sia il con-tributo a progetti specifici che includano lo sfruttamen-to delle onde per la produzione di energia (Clément etal., 2002). Il governo portoghese offre tariffe agevolateper l’energia delle onde, mentre il governo britannico stasuddividendo il suo supporto tra progetti riguardanti studidi fattibilità e progetti di maggiori dimensioni inerentiimpianti dimostrativi connessi alla rete elettrica, chegodono di contributi finanziari e agevolazioni fiscali. Inaltri contesti sono stati messi in atto meccanismi di sup-porto diversi. Anche se tale interesse giunge benvenuto,l’industria del settore è ancora in fase di sviluppo e vedreb-be con favore, in questo stadio precommerciale, un mag-giore sostegno pubblico. Ciò nonostante, alcuni proget-tisti stanno già cominciando a ricavare profitti. Di segui-to sono elencati gli impianti attualmente funzionanti odei quali è prevista l’installazione.

FWPV di SeaPower. La società svedese SeaPowerInternational AB, dopo aver testato un prototipo su scalaridotta del suo dispositivo FWPV (Floating Wave PowerVessel; Lagstroem, 1999), ha annunciato il progetto diinstallare un impianto da 1,5 MW al largo delle isoleShetland. L’impianto pilota da 160 t è stato sperimenta-to in mare aperto per otto mesi, compreso il periodo inver-nale, e sulla scorta di questi test la società si è assicura-ta, nel 1999, un contratto nel Regno Unito per la forni-tura di energia da fonte rinnovabile, nell’ambito dellaScottish Renewables Obligation.

Pelamis (OPD). L’impianto Pelamis è attualmente insperimentazione presso il centro EMEC (European Mar-ine Energy test Centre) nelle isole Orcadi (Thorpe, 1998,1999). Si tratta di una zattera articolata costituita da quat-tro segmenti cilindrici lunghi 30 m. Una caratteristicainnovativa consiste nel fatto che i giunti di collegamen-to tra i segmenti sono angolati rispetto alla verticale,cosicché una spinta di sollevamento si converte in partein un’oscillazione, e viceversa. Ciò offre possibilità inte-ressanti di regolazione e consente un ottimo accoppia-mento al moto ondoso in condizioni di mare molto diver-se. L’esito positivo dei test presso l’EMEC renderà com-mercialmente disponibile questo sistema. Il dispositivoè tipicamente ormeggiato in modo lasco in 50 m d’ac-qua ed è progettato per passare sotto le onde più grandi,in modo da evitare il sovraccarico della struttura o del-l’ormeggio. Il sistema di controllo idraulico consente larestituzione di energia al mare, in modo da realizzareuna regolazione attiva e mantenere condizioni ottimalirispetto alle onde incidenti.

AWS Ocean Energy. Il prototipo Archimedes WaveSwing (Vriesema, 1995) è stato installato con successo

nel 2005 al largo di Viana do Costella, in Portogallo, peruna serie di test sul campo. La profondità del mare nelsito di test è di 46 m. Il dispositivo, a galleggiamentocontrollato, comprende un galleggiante, che contiene l’a-ria intrappolata, collocato alla sommità di un cilindro; ilmovimento relativo dei due, provocato dall’azione delleonde, è frenato da una serie di generatori lineari che con-vertono direttamente l’energia meccanica in energia elet-trica. L’energia generata viene trasmessa a terra attra-verso un cavo sottomarino. L’impianto prototipico è statocostruito sopra una struttura d’acciaio galleggiante, pro-gettata in modo da favorire il posizionamento e il recu-pero durante le fasi di sviluppo del progetto. La fig. 6mostra l’impianto ancora nel bacino, prima dell’instal-lazione, con il dispositivo galleggiante appoggiato sulponte. Si prevede che le versioni del sistema destinatealla produzione non avranno la struttura d’acciaio, maincluderanno delle sottounità sotto la superficie del mare,ormeggiate al fondo in modo lasco.

Energetech. La società australiana Energetech hainstallato il suo prototipo di collettore OWC nel 2005.La struttura d’acciaio comprende una sezione, davantial collettore OWC, che incanala l’energia dell’onda inci-dente verso l’apertura del collettore, il che consente aquest’ultimo di lavorare a pressioni maggiori e permet-te un uso più efficiente dei materiali. Il sito per l’instal-lazione del prototipo, Port Kembla, vicino a Sidney, èstato scelto per le sue caratteristiche favorevoli per quan-to riguarda il moto ondoso; lo scopo era di verificare lacapacità del dispositivo come generatore, senza doverloesporre a condizioni ambientali estreme. Sono previstiulteriori sviluppi riguardo alla struttura e al sistema diormeggio, prima di passare all’installazione in un ambien-te più severo. Il collettore è dotato di un nuovo sistemaper il prelievo di energia, che utilizza la turbina Dennis-



fig. 6. L’impianto AWS prima dell’installazione(per cortesia di INETI).

Auld al posto della più classica turbina Wells. Si trattadi una turbina a controllo attivo che, adattandosi alle con-dizioni del moto ondoso, mantiene un regime operativoottimale. Il prelievo di energia avviene mediante unamacchina a induzione azionata da un invertitore.

Wavegen. Il collettore LIMPET di Wavegen è opera-tivo sull’isola scozzese di Islay dal 2000 e fornisce tut-tora energia alla rete elettrica locale, funzionando al con-tempo come impianto di test e controllo per la prossimagenerazione di dispositivi a turbine per il prelievo di ener-gia (fig. 7). Sfruttando l’esperienza accumulata attraver-so il funzionamento di questo impianto, la Wavegen haprogettato un sistema modulare per il prelievo di ener-gia, adatto a qualsiasi tipo di collettore OWC. Ogniimpianto comprende una coppia di turbine Wells coro-tanti ai due lati di un motore a induzione ad albero pas-sante, specificamente progettato per questa applicazio-ne. L’alloggiamento del turbogeneratore è collegato a unavalvola di isolamento e controllo, ed è anche predispo-sta l’installazione di un silenziatore. Al contrario dellamaggior parte dei dispositivi realizzati finora, le unitàmodulari sono state progettate per la produzione in serie,

cosicché l’industria del settore può cominciare a trarreprofitto da economie di scala. Il mercato iniziale riguar-da dispositivi a partire da 20 kW, da integrare nelle bar-riere frangiflutti. Con una spaziatura tipica di un modu-lo ogni 4 m di frangiflutti, un frangiflutti su cassoni puòessere convertito, con modifiche minime dal punto divista dell’ingegneria civile, in un generatore con una pro-duzione tipica di 5 MW per chilometro di frangiflutti.Wavegen sta attualmente effettuando test di affidabilitàsu alcune unità prototipo, prima di renderle commer-cialmente disponibili. La fig. 8 mostra l’assemblaggiomodulare di un prototipo.

Impianti per la produzione di energia dalle mareeFino alla fine del 20° secolo, gli sforzi per ricava-

re energia dalle maree si sono concentrati sui sistemiche usano impianti a sbarramento di marea, dei qualiil più importante è stato l’impianto da 240 MW instal-lato a La Rance, vicino St. Malo, in Francia (fig. 9). Lacostruzione di questo impianto, durata 7 anni, fu com-pletata nel 1967. La diga di sbarramento ospita una stra-da che attraversa l’estuario del fiume Rance ed è dota-ta complessivamente di 24 turbine a bulbo, ciascuna di5,4 m di diametro e 10 MW di potenza. Un impiantosimile, ma più piccolo (20 MW) fu attivato nel 1984 adAnnapolis Royal, sulla baia di Fundy, in Canada. Più direcente, però, l’attenzione si è spostata ai generatori dacorrenti di marea. Di seguito sono elencati gli sviluppipiù rilevanti in questo ambito.

Marine Current Turbines. Il prototipo di turbinaSeaFlow, da 300 kW, è stato sperimentato al largo diLynmouth per fornire energia per operazioni di discari-ca (fig. 10). Le prestazioni riportate sono state miglioridel 27% rispetto alle attese, e attualmente è previsto undispositivo da 1 MW.

Blue Energy Canada. La tecnologia portata avanti daBlue Energy si basa sull’applicazione della turbina idrau-lica Davis, che rappresenta l’evoluzione della turbina avento Darreius ad asse verticale. L’obiettivo a lungo ter-mine è di installare molte di queste turbine, a formareuno ‘steccato da marea’ (fig. 11), in cui la struttura ‘asteccato’ può raddoppiarsi come per una strada rialzata,



fig. 7. L’impianto LIMPET completo, sull’isola di Islay (Ebridi) (per cortesia di Wavegen).

fig. 8. Assemblaggiomodulare di undispositivo di generazione prototipo (per cortesia di Wavegen).

consentendo così una ripartizione dei costi. La societàha sperimentato finora sei impianti di diverse dimen-sioni; la resa migliore è stata di 100 kW.

HydroVenturi. HydroVenturi era originariamente unasocietà scorporata dell’Imperial College di Londra, cheora ha uffici a Londra e San Francisco. Questa societàusa una struttura fissa, contenente un tubo Venturi, per

accelerare la corrente di marea e creare una depressio-ne all’interno del tubo, che si può utilizzare per indurreun flusso in una tubazione secondaria. Quest’ultima puòanche essere installata a riva, spostando così ogni partemobile in una collocazione relativamente comoda. Unprototipo di questo sistema è stato provato a Grimsby. Ilsistema è intrinsecamente meno efficiente in termini di



fig. 9. Impianto a sbarramento di marea di La Rance (Francia) (Archivio iconografico IEI).

fig. 10. Turbina SeaFlow (per cortesia di Marine Current Turbines).

fig. 11. Uno ‘steccato da marea’(per cortesia di Blue Energy).

energia estraibile per unità di energia scorrente nel tuboVenturi rispetto a una turbina esposta all’intero flusso;possiede però il grande vantaggio di garantire un acces-so relativamente facile.

Hammerfest Strøm. Hammerfest Strøm è una societàcostituita per costruire un generatore a energia di mareada installare a Hammerfest (che rivendica il titolo di cittàpiù settentrionale del mondo), e per sfruttare successi-vamente la tecnologia sviluppata. L’impianto è stato messoin opera nel 2003 e ora fornisce energia alla rete elettri-ca locale. Tra gli azionisti figurano ABB e Statoil.

Engineering Business. L’impianto Stingray, di En-gineering Business, differisce dalla maggior parte deglialtri sistemi, principalmente per due aspetti. In primoluogo, il prelievo di energia avviene per via idraulica; insecondo luogo, l’agente primario è un’ala oscillante inve-ce di una turbina. Il dispositivo prototipico è stato pro-vato alle isole Orcadi alla fine del 2002 e il suo svilup-po è stato sospeso per ragioni commerciali (fig. 12).

SMD HydroVision. SMD sta sviluppando un dispo-sitivo a rotori accoppiati denominato TidEl. I dispositi-vi a rotori accoppiati sono comuni perché danno luogoa una piccola (o nulla) coppia di reazione sulla fonda-zione o sull’ormeggio. I rotori sono galleggianti e ormeg-giati in modo flessibile. Un modello in scala 1:10 è statosperimentato presso il Centro NaREC (New and Renew-able Energy Centre) a Blyth, nel Regno Unito, e le pre-stazioni sono risultate buone.

Verdant Power. Verdant Power è una società relativa-mente nuova con sede in Virginia (Stati Uniti), che sta spe-rimentando diverse idee progettuali per turbine azionateda correnti, con l’obiettivo di sviluppare un’attività com-merciale basata su impianti idraulici a bassa caduta per losfruttamento delle correnti marine. Finora l’esperimento

più importante è stato fatto con una turbina convenzio-nale sotto un pontone sull’East River di New York.

Inocean. La ‘anguilla meccanica’della Inocean è radi-calmente diversa dagli altri dispositivi proposti per lo sfrut-tamento delle maree, ma molto simile agli sviluppi piùrecenti del concetto dell’attenuatore Hydra di Wavegenper lo sfruttamento delle onde. Si tratta di una zattera astruttura segmentata, che si basa sulle instabilità per pro-durre un movimento serpeggiante e consentire il prelie-vo di energia dal moto relativo dei segmenti.

Underwater Electric Kite. La Underwater Electric Kiteè una turbina convenzionale ben sperimentata per il flus-so di marea. La turbina è sospesa nel flusso di marea e cisono progetti per una resa nominale fino a 1 MW (fig. 13).

6.3.4 Stima delle risorseenergetiche ricavabili dalle onde e delle prestazionidelle tecnologie relative

Le onde oceaniche rappresentano un deposito tempora-neo di energia solare. Il riscaldamento differenziale dellasuperficie terrestre causato dal moto orbitale della Terraintorno al Sole crea una distribuzione di riscaldamentoe raffreddamento che dà luogo alla formazione dei venti.Questi, che derivano dall’effetto combinato del riscal-damento atmosferico non uniforme dovuto al Sole e dellarotazione della Terra, agiscono sulla superficie delleacque in mare aperto dando origine alla formazione delleonde. Inizialmente, l’aria esercita una spinta tangenzia-le all’interfaccia aria-acqua; la superficie perturbata del-l’acqua interagisce quindi con i venti e si creano spinte ditaglio e fluttuazioni di pressione che, quando si trovano



fig. 12. L’impianto Stingray.

in fase con le onde già esistenti, ne favoriscono l’ulte-riore sviluppo. L’effetto dell’interazione tra aria e acquaconsiste innanzitutto nell’incrementare l’altezza del-l’onda, e poi nell’aumentarne la lunghezza e il periodo.In generale, quanto più è grande la distanza su cui i ventipossono agire sull’acqua per favorire la crescita delleonde (il fetch), tanto più le onde saranno grandi e il loroperiodo prevalente sarà lungo. Questo giustifica il con-trasto tra il moto ondoso oceanico caratterizzato da gran-di lunghezze d’onda e le onde di breve periodo prodot-te in una tempesta localizzata. In ogni punto specifico ilmoto effettivo della superficie dell’acqua risulterà dallacombinazione di molti sistemi ondosi diversi, e una vedu-ta aerea del mare rivela spesso un mare lungo prevalen-te che coesiste con le perturbazioni indotte da venti loca-li che agiscono in direzioni diverse, determinando undisegno ‘a trapunta’ sulla superficie del mare.

L’energia immagazzinata nel mare in un’area unita-ria è proporzionale al quadrato dell’altezza dell’onda el’energia media per unità di area si può calcolare dall’e-spressione:

1 rg[1] E�23 1344�

T

0y(t)2dt

2 T

in cui r è la densità dell’acqua (in genere si considera ilvalore 1,025 kg/m3 per l’acqua marina), g è l’accelera-zione di gravità (9,81 m/s2), T è l’intervallo di tempo sulquale si effettua la media dell’energia, e y(t) è l’altezzadell’acqua, variabile nel tempo.

Per ogni specifica registrazione dell’onda, presa suun intervallo di tempo T, l’altezza y dell’acqua si puòrappresentare, mediante l’analisi di Fourier, come sommadi una serie di onde armoniche, cosicché:

[2] y(t)�N

�n�1

Ancos(nwt �en)

in cui w è la frequenza angolare dell’onda in radiantial secondo e N è il numero di componenti di Fourier.

L’espressione che fornisce l’energia immagazzinata perunità di area si può quindi scrivere, nel dominio dellafrequenza, come:

1 A(w)2[3] E �22443 rg

�

�0

2233441 dw2p T

L’espressione S(w)�A(w)2�pT si definisce come densitàspettrale di energia (SED, Spectral Energy Density, inm2�s), cosicché l’energia superficiale per unità di areasi può scrivere come:

1[4] E�23 rg�

�

0S(w)dw

2

L’energia dell’onda si propaga attraverso la superfi-cie del mare con una velocità di gruppo Cg che varia conla frequenza dell’onda. In termini matematici, Cg�dw�dk,in cui la lunghezza d’onda (l) a una particolare frequenzaè legata al numero d’onda k dall’equazione k = 2p�l.

Nel dominio del tempo, se l’energia superficiale E auna particolare frequenza si muove in avanti a velocitàCg, la quantità di energia che nell’unità di tempo attra-versa una linea lunga 1 m e perpendicolare alla direzio-ne di propagazione vale ECg. Questa è la potenza tra-smessa dall’onda a quella frequenza. Nel dominio dellafrequenza la stessa potenza si può calcolare come:

1[5] Pi�

23 rg��

0S(w)Cg(w)dw

2

Per calcolare la potenza disponibile a partire da unaserie di dati sul moto ondoso è necessario quindi cono-scere la SED e la velocità di gruppo. La velocità di grup-po varia in funzione della frequenza dell’onda e dellaprofondità dell’acqua (h). Per una profondità finita sideve risolvere iterativamente la relazione w2�g�ktanh(kh)e determinare k in funzione della frequenza dell’onda.In acque molto profonde tanh(kh)��1 cosicché l’equa-zione diventa w2�g�k.

Se si dispone di una serie di valori relativi all’altez-za dell’acqua nel tempo, in una posizione specifica, sipuò effettuare un’analisi di Fourier e determinare S(w).Si nota che l’analisi di Fourier dei dati tipici sul motoondoso produce in generale una curva SED ‘rumorosa’e pertanto si effettua di solito una operazione di smoothing.Una descrizione di varie tecniche di smoothing è forni-ta da Chakrabarti (1988).

Nella pratica, raramente sono disponibili serie tem-porali di misure e come alternativa sono stati sviluppa-ti spettri ‘sintetici’, sulla base di osservazioni su tempilunghi. Nel calcolo di questi spettri si ipotizza che ilmare si possa descrivere come processo stocastico sta-zionario, il che vuol dire che gli spettri stessi sono rap-presentativi di un intervallo relativamente breve, che siconsidera in genere compreso tra mezz’ora e dieci ore.La maggior parte dei modelli spettrali prende la for-ma S(w)�B(w)�pexp(�Cw�q), in cui B, C, p e q sono



fig. 13. L’Electric Kite sottomarino(per cortesia di UEK Corporation).

parametri che determinano la forma dello spettro. Questa for-ma generale viene chiamata modello a quattro parametri.

Molti spettri del moto ondoso utilizzati correntementesi possono descrivere in termini di due soli parametriindipendenti, legati all’altezza dell’onda e alla sua fre-quenza, e di una costante adimensionale che varia in fun-zione della frequenza dell’onda. La forma generale diquesto modello a due parametri è:

A w344 4 w

[6] S(w)�23Hs2134 exp��A�1�

�4

�4 w5 w344

in cui A è la costante adimensionale, Hs l’altezza signi-ficativa dell’onda e w

344

la frequenza caratteristica dellospettro.

I momenti spettrali sono definiti da:

[7] mn��

0wnS(w)dw

per cui il momento di ordine 0 è m0�∫�

0S(w)dw ed equi-vale all’area sottesa alla curva SED.

L’altezza significativa dell’onda si definisce comeHs�4(m0)1/2, che equivale a quattro deviazioni standarddell’altezza dell’acqua.

I momenti spettrali si possono usare per determina-re altre proprietà dello spettro; per esempio, il periodosignificativo dell’onda Ts�2pm0 �m1 e il periodo di attra-versamento dello zero verso l’alto Tz�2p(m0 �m2)1/2.

Secondo una definizione adottata in precedenza perl’altezza significativa dell’onda, questa era uguale all’al-tezza media del terzo più alto delle onde ed era sceltacosì perché i valori ottenuti apparivano in accordo conle altezze delle onde riportate da un osservatore esper-to. Il periodo significativo era definito, in modo analo-go, come il periodo medio del terzo più alto delle onde.

Modelli di mari completamente formati sono statisviluppati (tra gli altri) da Pierson e Moskowitz (P-M),da Bretschneider, dall’ISSC (International Ship andoffshore Structures Congress) e dall’ITTC (InternationalTowing Tank Conference).

Questi autori hanno ricavato risultati simili tra lo-ro e i rispettivi valori per il modello a due parametrisono riportati nella tab. 3, in cui sono inclusi i seguen-ti parametri: A, coefficiente a dimensionale; w

344

, fre-quenza media; wz, frequenza di attraversamento della

quota zero; w0, frequenza di picco; ws, frequenza signi-ficativa.

Per tenere conto di modificazioni della forma spettralee del grado di concentrazione intorno alla media (cioèdella curtosi) in mari non completamente formati, è statosviluppato lo spettro JONSWAP da Hasselmann, nel-l’ambito del Joint North Sea Wave Project (Hasselmannet al., 1973). La formulazione P-M viene modificatacome segue:

w[8] S(w)�ag2w�5exp��1,25�12�

�4

� �w0

(w �w0)2

gexp��1113�2t2w02

Il parametro di curtosi g può variare tra 1 e 7, matipicamente vale 3,3. Per il fattore di forma t si assumeil valore 0,07 per w�5,24�Tz e 0,09 per w�5,24/Tz. Ilparametro a vale 0,076X0

�0,22, dove X0 è il fetch adi-mensionale, definito come X0�gX�U 2

w , X è il fetch inmetri e Uw è la velocità prevalente del vento durante laformazione delle onde.

In mancanza di dati specifici sul sito in esame, i pro-gettisti assumono in genere che il moto ondoso in unaposizione specifica possa rappresentarsi come una seriedi spettri P-M o di spettri Bretschneider. Ciò implica l’i-potesi di un mare completamente formato, il che è ragio-nevole, visto che i progettisti vorranno normalmente posi-zionare i loro dispositivi in punti esposti, con la massi-ma energia incidente. La fig. 14 mostra un esempio diSED di uno spettro Bretschneider con Tc�9 s e Hs�2 m;la figura mostra anche la potenza in kW per metro difronte d’onda, calcolata in funzione del periodo (persecondo di banda, e centrata su multipli interi del secon-do). Questi valori assommano a 18,0 kW�m, che è lapotenza totale disponibile. Si noti che, a causa dell’au-mento della velocità di gruppo con il periodo, il piccodella curva di potenza si trova in corrispondenza di unperiodo maggiore rispetto al picco della curva SED.

Per massimizzare le prestazioni di un dispositivo chesfrutti l’energia delle onde, bisogna ottimizzare la rispo-sta del collettore di energia in funzione del periodo del-l’onda, rispetto alla distribuzione dell’energia disponi-bile, in funzione del periodo, in mare.



tab. 3. Valori delle costanti che compaiono nel modello a due parametri

Modello A wz wz �w0 wz �w344 wz �ws

Pierson-Moskowitz (P-M) 1,25 w0 1,0 0,772 0,710

Bretschneider 0,675 ws 1,167 0,90 0,829

ISSC 0,4427 w344 1,296 1,0 0,921

ITTC 1,25 w0 1,0 0,772 0,710

In genere, nello sviluppo di un collettore di energiagenerata dalle onde, si valuta in prima battuta il poten-ziale probabile del dispositivo, stimando la sua efficienzadi cattura in funzione della frequenza. Ciò si può otte-nere sia mediante test in vasca con onde regolari, siaapplicando modelli matematici; in quest’ultimo caso, neiprimi stadi di sviluppo, si tratta spesso di modelli basa-ti sulla teoria lineare. I progettisti sono spesso interes-sati alla ‘efficienza’del dispositivo per la cattura di ener-gia e alla successiva conversione dell’energia catturatadalle onde in energia elettrica. Per questo motivo, la gran-dezza scelta per misurare l’efficienza di cattura vienedefinita in modo da risultare adimensionale. Per esem-pio, nel caso dei dispositivi OWC, si può definire un fat-tore di cattura CF come CF�W�Pid, in cui W è l’ener-gia catturata dal collettore, Pi è la potenza incidente inkW/m e d è una dimensione rappresentativa del dispo-sitivo. Per quest’ultima, nel caso di un dispositivo OWC,si prende la larghezza dell’apertura del collettore. Nellafig. 15 è mostrato un esempio di fattori di cattura misu-rati in condizioni di test con onde regolari, utilizzandoun dispositivo installato su una scogliera. Come si vede,l’efficienza di cattura è scadente sia per periodi cortisia lunghi, ma per un periodo intorno a 10 s il fattore di

cattura diventa molto maggiore di uno, il che significache il dispositivo sta raccogliendo energia da un fronted’onda più ampio del collettore stesso. In queste condi-zioni, in effetti, il dispositivo si sta comportando comeun focalizzatore dell’energia delle onde, in grado di pre-levare energia. Chiaramente, se il collettore fosse didimensioni infinite questo non potrebbe succedere, poi-ché non ci sarebbe da dove ricavare energia extra, ma aldiminuire della dimensione del collettore diventa sem-pre più facile ottenere fattori di cattura maggiori di 1 (eun’efficienza apparente maggiore del 100%). La capa-cità, da parte di dispositivi sempre più piccoli, di cattu-rare energia da fronti d’onda più grandi della loro dimen-sione è stata definita come ‘effetto di assorbitore pun-tiforme’. D.V. Evans (1980) ha dimostrato che l’entità diquesto effetto è limitata al minore tra i valori l�2pd e 2,in cui l è la lunghezza d’onda dell’onda incidente e d lalarghezza del dispositivo.

Si noti che, siccome il fattore di cattura è definitorispetto a una lunghezza rappresentativa arbitraria, lasua interpretazione come efficienza di collettore è, nelmigliore dei casi, fuorviante. Anche se il fattore di cat-tura adimensionale è un parametro molto utile per con-frontare dispositivi simili, esso non ha alcuna relazione



pote

nza

tota

le (

kW)

SE

D (

m2 .

s)

0,6

0,5

0,4

0,2

0,1

0,3

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

periodo dell’onda (s)

SEDpotenzanell’intervallodi 1 secondo

0 5 10 15 200

fig. 14. Esempio di SED di uno spettroBretschneider con Tc�9 s,Hs�2 m di profonditàdell’acqua.

fatt

ore

di c

attu

ra

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

periodo (s)5 7 9 11 13

fig. 15. Fattori di cattura per un impianto OWC a riva da 10 m.

certa con le dimensioni di un collettore generico o, ancorpiù importante, con i costi associati alla produzione dienergia dalle onde. Non c’è quindi alcuna relazione trail fattore di cattura, o l’efficienza apparente, in quantotali, e l’efficacia assoluta di un collettore specifico. Puòsuccedere per esempio che un collettore di basso costoe bassa efficienza produca energia in modo economi-camente più conveniente di un dispositivo ad alta effi-cienza e alti costi.

Se sono noti il fattore di cattura del collettore in fun-zione del periodo dell’onda e l’energia d’onda disponi-bile in ogni banda di periodo, si può calcolare la catturaassoluta di energia da ogni spettro: W�CFPi. Un singo-lo spettro fornirà però solo la distribuzione di energiaper un breve intervallo di tempo, ed è improbabile chequesta possa essere rappresentativa delle prestazionimedie annuali, la cui stima richiederebbe la determina-zione della distribuzione di potenza in funzione del perio-do per l’intero anno e l’applicazione dei fattori di cattu-ra del dispositivo a quei dati. I dati annuali (e stagiona-li) sul moto ondoso sono in genere disponibili comegrafici di dispersione, in cui si registra la frazione di voltein cui si presenta ogni coppia di valori per l’altezza del-l’onda e il suo periodo.

6.3.5 Impatto ambientale dei dispositivi per la produzione di energiada onde e da maree

Anche se i cambiamenti climatici e la necessità di pro-durre energia pulita e verde hanno fornito una spinta fon-damentale per lo sviluppo di impianti per la produzionedi energia da onde e da maree, bisogna considerare l’im-patto ambientale locale di questi impianti. Questo riguar-da i cambiamenti fisici e socio-ambientali che possonoprodursi in prossimità di impianti in acque costiere ooceaniche, e vi sono diversi fattori di cui tenere con-to: a) rotte navali e mercantili; b) sicurezza delle navi;c) movimenti in mare di natura militare; d) sicurezza deirifornimenti; e) mutamenti nel moto ondoso e nella mobi-lità dei sedimenti; f ) posizionamento dei cavi di colle-gamento alla rete elettrica; g) pesca. Questi elementidevono esser considerati sia su scala locale sia su scalaglobale; una programmazione specifica per l’individua-zione di aree di ‘non sviluppo’ dovrà essere affrontatada tutti i Paesi che desiderino avvalersi delle tecnologieper lo sfruttamento delle onde e delle maree.

La pianificazione dev’essere inoltre ‘tridimensiona-le’ (i principali fruitori dell’area sono i militari, con i lorosottomarini). I militari hanno esigenze particolari di acces-so e dislocamento e siti designati per i test; hanno ancheil problema di specificare aree ‘vietate’ in relazione alleinformazioni che intendono rendere di dominio pubblico.

C’è poi il problema importante dei pezzi di artiglieriainesplosi eliminati in passato (UXO, UneXploded Or-dinance): dovranno essere identificati con precisione tuttii siti di smaltimento in modo da garantire lo sviluppo deiprogetti in sicurezza; mentre lo sfruttamento delle ondee delle maree per la generazione di energia è ancora inuno stadio iniziale di sviluppo, c’è poca esperienza spe-cifica sull’impatto ambientale connesso. La conoscen-za acquisita dalla valutazione dell’effettivo impattoambientale dei primi progetti sarà utile per pianificarecon successo sviluppi più ambiziosi nel futuro.

Bisogna anche considerare i rischi per la navigazio-ne. L’impatto in questo caso dipende dal tipo di installa-zione; molti impianti dovranno essere tenuti lontano dalleprincipali rotte commerciali, mentre altri funzionerannosul fondale, e non influiranno sulle rotte. Sarà necessa-rio anche considerare la necessità di boe di segnalazio-ne, segnali visivi e acustici e forse di sirene da nebbia.

Per quanto riguarda altri progetti che implicano instal-lazioni superficiali, occorrerà considerare anche altriproblemi, legati al ciclo vitale degli impianti marini perla generazione di energia rinnovabile. Per esempio, duran-te le fasi di costruzione e di dismissione degli impian-ti, gli effetti prodotti sui fondali saranno importanti,mentre durante la fase operativa i rumori dei macchi-nari, compresi i turbogeneratori, potrebbero essere unproblema.

Alcune delle caratteristiche dei dispositivi che sfrut-tano le onde e le maree sono condivise con molte altretecnologie, mentre altre sono specifiche. Nella primacategoria possiamo considerare i cavi sottomarini, i caviaerei di trasmissione, le fondazioni e gli ancoraggi, chesono comuni a molte altre tecnologie. I cavi sottomari-ni possono avere interazioni elettromagnetiche con ipesci, specialmente gli Elasmobranchi (squali e razze).Il sotterramento profondo dei cavi può ridurre il proble-ma, ma aumenta i costi e provoca la distruzione dei fon-dali durante le operazioni di scavo. Nel corso delle fasidi costruzione, manutenzione e rimozione si ha ancheun disturbo dei sedimenti sui fondali.

Molte aree adatte all’installazione di impianti per losfruttamento delle onde e delle maree sono lontane daisiti di utilizzazione, per cui sorge l’esigenza di linee ditrasmissione sulla terraferma, che modificano il pae-saggio e hanno un impatto visivo. Questo è un proble-ma che si pone anche con altre tecnologie rinnovabili, inparticolare la generazione eolica a terra. Nei Paesi condensità di popolazione elevate questo impatto è diven-tato un potenziale ostacolo allo sviluppo di alcune fontirinnovabili di energia.

Il dislocamento di strutture, fondazioni e impiantinel flusso delle correnti può influire sulla velocità delflusso stesso, a livello sia locale sia globale. Erosio-ne o deposito di sedimenti possono tanto incrementarequanto ridurre i flussi locali e globali, con conseguente



ulteriore impatto. Le abitudini alimentari e riprodutti-ve della fauna e della flora possono subire l’influenzadi questi cambiamenti.

Lo sviluppo di impianti per lo sfruttamento delleonde e delle maree deve anche prendere in considera-zione l’impatto sui mammiferi e sugli uccelli marini.Un possibile impatto riguarda le rotte di migrazione;per esempio, le balene grigie dovrebbero aggirare gliimpianti, se questi fossero situati sul loro percorso costie-ro. I Pinnipedi (foche e leoni marini) potrebbero tenta-re di issarsi sui convertitori galleggianti con il bordolibero basso, e questa abitudine potrebbe avere un impat-to negativo sulle comunità locali di pescatori. In alcunicasi, il possibile spostamento indotto dei luoghi di ripro-duzione degli uccelli marini rappresenta un problemada considerare.

Gli impianti a sbarramento di marea modificano l’i-drodinamica degli estuari, con una possibile riduzionedel regime di marea e una diversa distribuzione deglieffetti di erosione e sedimentazione. La conseguente per-dita di habitat costieri e i cambiamenti indotti negli habi-tat marini, a causa dello sviluppo di condizioni di acquedolci o salmastre e dell’incremento nell’accumulo dinutrienti, possono anche costituire una barriera per i pescimigratori, a meno di non introdurre dei passaggi adatti.

Le turbine rotanti degli impianti a corrente di mareapossono potenzialmente ferire mammiferi marini e pesci,anche se con impianti di grandi dimensioni il rischio èminimo a causa della velocità di rotazione ridotta delleturbine.

Gli impianti costieri, o le stazioni ausiliarie per gliimpianti in alto mare, possono avere un impatto visivoe paesaggistico che dev’essere considerato. L’impattodegli impianti in alto mare o costieri dipende dalla distan-za dalla costa e dall’altezza delle strutture sul livello delmare. Un altro aspetto di cui tenere conto è l’inquina-mento da rottami, se un dispositivo si rompe, o dalla per-dita di fluidi idraulici.

Nel caso di installazioni di grandi dimensioni, si devo-no considerare gli effetti sui regimi di moto ondoso eogni altro effetto sugli habitat costieri e sul trasporto disedimenti a riva. Finora l’impatto dell’estrazione di ener-gia dagli oceani non è stato molto studiato, e rimane aper-to il dubbio sulla soglia oltre la quale la produzione dienergia comporterà conseguenze rilevanti, come la modi-ficazione del flusso litorale.

L’accesso alla pesca è un problema importante daconsiderare, ma lo sviluppo di impianti per lo sfrutta-mento delle onde e delle maree potrebbe anche com-portare la creazione di zone di divieto di pesca, cioè zoneall’interno delle aree di sviluppo degli impianti nellequali sia proibito l’ingresso alle imbarcazioni da pesca.

Un vantaggio di tali restrizioni, d’altra parte, potreb-be consistere nella creazione di un habitat ideale perla riproduzione e la crescita di specie marine in aree

protette dallo sfruttamento. La creazione di scogliereartificiali potrebbe favorire la crescita di molluschi e cro-stacei e comportare l’ulteriore vantaggio di proteggerela costa in modo naturale.

Gli aspetti ambientali devono essere gestiti a livelloglobale, locale e sulla base dei casi specifici, e bisognatenere in debita considerazione la fauna e la flora, gliaspetti socioeconomici e altri importanti soggetti coin-volti. A compensare questi impatti ambientali citiamo ibenefici ambientali: a) riduzione dei cambiamenti cli-matici; b) tutela della pesca; c) carburante più pulito;d ) sicurezza della fornitura energetica; e) sostituzionedel combustibile fossile. A livello locale, ogni impiantorichiederà una valutazione di impatto ambientale; biso-gnerà studiare l’impatto della costruzione, le caratteri-stiche operative dei dispositivi e l’impatto operativo eadottare misure appropriate di riduzione del rischio.

6.3.6 Prospettive globali per l’industria energetica

Le risorse rinnovabili marine possono costituire una fonterilevante d’energia e possono avere un impatto signifi-cativo sulle modalità di generazione, di trasporto e di uti-lizzazione dell’energia. Il potenziale connesso e le meto-dologie di sfruttamento non sono stati però ancora svi-luppati pienamente.

L’ambito di forze descritto nella fig. 16 mostra comevi siano forze di spinta e forze di resistenza rispetto alprogresso dello sfruttamento energetico del mare. Perassicurare il successo industriale, le forze di spinta devo-no rafforzarsi e quelle di resistenza devono essere eli-minate, attenuate, o soddisfatte. Con l’aumento dellapopolazione mondiale e le crescenti esigenze pro capi-te di energia, la richiesta di elettricità è più alta che mai.Nell’International energy outlook 2004 (EIA, 2004) vie-ne formulata la seguente previsione: «Ci si aspetta chetra il 2001 e il 2025 il consumo mondiale totale di ener-gia sul mercato si espanda del 54%».

Diventa sempre più difficile ottenere l’approvazionedei progetti per impianti di produzione d’energia sullaterraferma. Con la crescente pressione sulle prezioserisorse del territorio, è naturale che l’umanità debba vol-gersi all’energia rinnovabile degli oceani per una partedell’approvvigionamento energetico. A mano a manoche i combustibili fossili diventano una risorsa semprepiù scarsa e preziosa, i combustibili rinnovabili emer-genti, come le fonti rinnovabili d’energia marina e l’i-drogeno, giocheranno un ruolo sempre più importantenel bilancio energetico globale. L’idrogeno è un combu-stibile immagazzinabile, che è nel contempo sostenibi-le e di uso flessibile. La tecnologia delle celle a com-bustibile sta progredendo velocemente e la prospetti-va di una ‘economia dell’idrogeno’ si sta avvicinando. I



problemi di sostenibilità e di impatto ambientale asso-ciati ai metodi tradizionali di produzione di energia impli-cano che se la rivoluzione dell’idrogeno avrà davveroluogo si dovrà basare sull’uso di elettricità ‘verde’. Diconseguenza, non solo il futuro sembra richiedere chel’industria dell’energia rinnovabile marina si sviluppi alfine di produrre energia per l’attuale consumo di elet-tricità, ma anche che fornisca un considerevole aumen-to di energia per produrre l’idrogeno da utilizzarsi per itrasporti e il riscaldamento.

La produzione di acqua pulita rappresenta un altroimportante uso potenziale dell’energia rinnovabile mari-na. A mano a mano che scompaiono rapidamente le pos-sibilità di sviluppare nuove fonti di approvvigionamen-to d’acqua, una sempre maggiore quantità d’acqua vieneprodotta per desalinizzazione. Perciò, se da un lato i pro-getti attuali di produzione di energia rinnovabile dal maresono focalizzati sulla generazione di elettricità per ilrifornimento della rete elettrica, è anche possibile che infuturo la produzione d’acqua desalinizzata per mitigarela scarsità d’acqua costituirà una spinta importante perlo sviluppo di progetti che sfruttano le onde e le maree.Con l’aumentare del numero e della dimensione di que-sti progetti, i progressi tecnologici e le economie di scalaconnessi comporteranno una diminuzione dei costi diproduzione di energia da queste fonti. Il corrispondentepercorso di sviluppo industriale potrebbe probabilmen-te essere il seguente.

2000-2010: gli anni delle tecnologie. Nuove pro-poste tecnologiche emergeranno dalle istituzioni di

ricerca. Alcune di queste idee saranno adottate da societàche si occupano di sviluppo tecnologico, che le porte-ranno avanti e costruiranno prototipi completi per impian-ti di potenza. Alcune tecnologie emergenti cominceran-no a essere operative in ‘parchi energetici’marini su scalaridotta.

2010-2015: l’era dell’inizio. Emergeranno alcunetecnologie selezionate, che risulteranno interessanti siadal punto di vista ambientale sia da quello economico,e si svilupperanno i primi impianti di potenza in scalacommerciale.

2015-2020: la fase della crescita. La fiducia suc-cessivamente maturata per il successo della fase pre-cedente comporterà una crescita significativa dei nuoviimpianti di produzione di energia dal mare. L’approv-vigionamento di energia dal mare sarà considerato unelemento importante nella dotazione energetica a livel-lo mondiale.

Le fonti rinnovabili d’energia marina posseggono lacapacità potenziale di fornire quantità immense d’ener-gia. I progetti attuali stanno dimostrando la fattibilità eaprendo la strada a sviluppi importanti nel futuro. Potreb-bero essere necessari da 10 a 15 anni per raggiungereuno stadio di sviluppo tale da qualificare le fonti ener-getiche marine come fonti energetiche privilegiate. Que-ste fonti d’energia potranno potenzialmente rappresen-tare la centrale elettrica dell’economia dell’idrogeno, perlo sviluppo della quale potrebbero occorrere 30 o 40 annie che costituirà la base per un futuro pulito, rinnovabilee sostenibile per le generazioni che verranno.



cambiamenti climatici disponibilità degli sviluppi tecnologici

scorte di combustibili fossili in diminuzione costo dell’energia da fonti non rinnovabili, per esempiocombustibili fossili

sicurezza dell’approvvigionamento maggiore consapevolezza delle scelte pubbliche

carburanti più puliti pianificazione e consultazione, legislazione,gruppi di interesse

nuova domanda di energia mancanza di interesse (non è un problema mio)

gruppi di pressione a favore di fonti verdi di energia sfasamento tra priorità nazionali e internazionali

nuovi sviluppi socioeconomici carenza di fondi e investimenti

agenzie di protezione ambientale

gruppi di pressione a favore di fonti diverse di energia,per esempio nucleare

totale delle forze di spinta totale delle forze di resistenza

motori di trasformazione forze di resistenza/blocco

fig. 16. Diagramma delle forze che agiscono sulla trasformazione.

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6.3 Generazione elettrica dalle onde e dalle maree · Per questo motivo le zat-tere vengono...

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