By Lorenzo Chieppa Energia dall’acqua

Le forze mareomotrici in origine La marea, il ritmico innalzamento e abbassamento del livello del mare provocato dall'azione gravitazionale della luna e del sole, di solito ha un'ampiezza (dislivello tra l'alta marea e la bassa marea) inferiore al metro, ma in alcune zone, per la particolare configurazione del sito, il dislivello può raggiungere valori elevati, interessanti per lo sfruttamento e la produzione di energia, ad oggi prevalentemente elettrica. In alcune zone del pianeta, per esempio, si registrano maree anche con 20 m di ampiezza verticale. Già nell'antichità si cercò di sfruttare questo tipo di energia, mediante la costruzione di "mulini a marea". L'acqua veniva raccolta, durante il flusso, in un piccolo bacino, che veniva in seguito chiuso con una paratia. Al momento del deflusso l'acqua veniva convogliata attraverso un canale verso una ruota che muoveva una macina.

Gli impianti mareomotrici La centrale Rance Tidal Power Station La marea svuota e riempie l’estuario del fiume Rance due volte al giorno, con un tetto massimo di 18000 metri cubi d’acqua e una profondità che raggiunge, durante gli equinozi d’estate e d’inverno, un record di 13,5 metri. La diga di Saint Malo che fa da sbarramento tra l’estuario del Rance e l’Oceano, ha una chiusa collocata sull’argine sinistro, che permette alle barche di passare, una diga in pietrame, 6 valvole per il rapido svuotamento e riempimento dell’estuario e 24 turbine a bulbo. Le cisterne, progettate per la centrale mareomotrice, sono costituite da turbine e un alternatore da 10000 KW che produce elettricità. Il funzionamento è garantito sia con la bassa che con l’alta marea. La centrale produce quasi 600 milioni di kWh all’anno che corrisponde al fabbisogno energetico di una città di 300.000 abitanti e copre annualmente il 3% del fabbisogno elettrico della Bretagna.

Energia dal moto ondoso Sistemi con impianti sommersi Sistemi con apparati galleggianti Si tratta di una tecnologia off-shore che sfrutta il principio di Archimede: l’AWS (Archimedes Wave Swing). Consiste in una struttura sommersa e fissata al fondale marino. La parte superiore della struttura è un cilindro cavo che si muove in verticale, sfruttando il cambiamento di pressione idrostatica dovuto al passaggio delle onde. L’energia meccanica che ne deriva viene trasformata in energia elettrica grazie ad un generatore. La potenza ideale di questi impianti, di cui esiste una realizzazione funzionante lungo le coste del Portogallo, è di circa 2 MW.  Si tratta del sistema Pelamis, formato da cilindri galleggianti che sfruttano l’ampiezza delle onde in mare aperto. Il movimento delle onde mette in moto dei pistoni idraulici collegati ad un generatore elettrico. I prototipi finora realizzati sono composti normalmente da 5 grossi cilindri collegati tra loro, per una lunghezza complessiva superiore ai 100 metri. I maggiori problemi di questa tecnologia sono dovuti all’ impatto visivo e all’occupazione di superficie marina, potenzialmente pericolosa per la navigazione.

Energia dal gradiente termico oceanico La prima centrale per la conversione dell’energia termica degli oceani è nata nel 1996 al largo delle isole Hawaii e produce energia sfruttando la differenza di temperatura tra i diversi strati dell’oceano. L’energia solare assorbita dalla superficie del mare la riscalda, creando una differenza di temperatura fra le acque superficiali, che possono raggiungere i 25-28 gradi centigradi, e quelle situate per esempio ad una profondità di 600 metri, che non superano i 6-7 gradi centigradi. Le acque superficiali, più calde, consentono di far evaporare sostanze come ammoniaca e fluoro; i vapori ad alta pressione mettono in moto una turbina e un generatore di elettricità, passano in un condensatore e tornano allo stato liquido raffreddati dall’acqua aspirata dal fondo. Una differenza di 20 gradi centigradi basta a garantire la produzione di una quantità di energia economicamente sfruttabile. Attualmente si ha una potenza di 50 chilowatt, ma si pensa di poter arrivare a 2 megawatt anche se i costi sono molto alti. Numerose piattaforme marine per l’estrazione di idrocarburi in disuso possono essere convertite per l’applicazione di questa tecnologia.

Le turbine ad asse orizzontale Turbine ad asse orizzontale. Le turbine ad asse orizzontale sono poste l'una al fianco dell'altra. Sono immerse nell'acqua allo stesso livello di profondità. La configurazione orizzontale è adatta allo sfruttamento delle correnti marine con flusso e direzione costante. Ad esempio, le turbine ad asse orizzontale sono ideali per lo sfruttamento delle correnti marine monodirezionali che passano in uno stretto e le correnti fluviali. Le turbine hanno un diametro medio di 10-15 metri. Impianti a turbine ad asse verticale sono operativi nei fiordi della Norvegia e nei pressi di Bristol (Inghilterra