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Simone Ferrari
DICAAR (Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettura)
IL MARE COME FONTE DI ENERGIA
SOMMARIO
• Energia dal mare:
1. Perché?
2. Quando?
3. Come?
4. Vantaggi e svantaggi?
5. Dove?
EMEC
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1.1 Perché?
• Enorme potenziale
• Prevedibili: esattamente per le correnti di marea, a buon livello
sia per le correnti che le onde (almeno con uno-due giorni di
anticipo, grazie alle osservazioni satellitari, ai sensori ondametrici
e correntometrici e ai codici di propagazione)
• Buona distribuzione stagionale dell’intensità rispetto alla richiesta
• L’energia del mare si
manifesta in diverse
forme:
– Moto ondoso
– Correnti e correnti
di marea
– Gradienti di
temperatura
– Differenze di salinità
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1.2 Quali sono le potenzialità energetiche degli oceani?
•
ONDE
Dati sistema ondametrico USA (US NDBC, National Data Buoy Center):
energia media annua per metro di costa: 400 MWh/m nel Pacifico, 140
MWh/m nell’Atlantico
Dati IEA (International Energy Agency) e WEC (World Energy Council): il
potenziale energetico delle onde mari nel mondo è circa 2 9 1010 MWh
La richiesta mondiale di energia è 2 1010 MWh (!!!), equivalenti all’energia
ondosa che si abbatte annualmente su 45.000 km di coste dell’Oceano
Pacifico
•
CORRENTI
World Energy Council Report: “… the total global marine current resource …
is estimated to exceed 0,5 109 MWh/y”, cioè circa ¼ dell’intera produzione
mondiale.
Pelamiswave
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2. Quando?
•
Interesse fino agli anni ’80, poi idea abbandonata …
• Dagli fine degli anni ’90, rinnovato interesse a livello mondiale:
 “La ricerca sarà finalizzata a sfruttare tutto il potenziale di fonti rinnovabili
quali l’energia oceanica (ad es., l’energia delle onde e l’energia
mareomotrice)…”, GU UE 2006/971/CE
 Energia del mare indicata nei Position Paper della UE alla maggior parte delle
nazioni costiere
 “Wave and tidal represent at least a £100M UK based market for tecnologies
and services in the next few years…”, “…there are almost 300 designs at
various stages of development”, UK Renewable Energy Roadmap, update
2013, UK Department of Energy and Climate Change
• 2013:
 installazione della GreenWave della Oceanlinx (1MW OWC nell’Australia
del
sud)
 il Governo scozzese stanzia fondi per avere il 40% dell’energia delle
Highlands entro il 2020 (iniziando con 2 siti da 6 turbine da 9 MW che
diventeranno 400 e poi 10 da 1MW l’una alle Orcadi)
 Carbon Trust stima per il 2020 il 20% del fabbisogno del Regno Unito coperto
da energia marina
 la Siemens acquisisce la Marine Current Turbines e la DCNS (colosso navale
francese) la maggioranza di OpenHydro (130 M€)
Oceanlinx GreenWave
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3. Come?
•
Prima ci serve un poco di Fisica…
•
Le correnti marine, generate principalmente da fenomeni geostrofici
(rotazione della terra, maree), sono dotate di energia traslazionale
(proporzionale alla velocità con cui è trasportato il fluido)
•
La potenza di un flusso fluido è P
QH
2
U3
( è il peso specifico, Q la portata, H il carico o energia per unità di peso,
la densità, U la velocità e
la superficie), cioè è proporzionale al peso
specifico
•
•
Il moto ondoso, generato principalmente dai venti e perturbazioni locali, è
dotato di energia rotazionale (proporzionale all’ampiezza ed alla
lunghezza dell’onda che si propaga senza trasporto di fluido)
La potenza di un’onda è P
a2L
c
2
(a è l’ampiezza, L la lunghezza e c la celerità); anch’essa è proporzionale al
peso specifico .
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3.2 Conseguenze della fisica…
• Il peso specifico
dell’acqua di mare è 800 volte più grande di
quello dell’aria, quindi...
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3.3 Classificazione in base alla posizione rispetto alla costa
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3.4 Panoramica parziale delle tecnologie utilizzate: onde
Profilo articolato
Canale convergente e scavalcamento
Flap oscillante
Colonna d’acqua oscillante
Assorbimento
puntiforme
Aquamarine Power
Tecnologie per tutte le esigenze!
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3.5 Panoramica parziale delle tecnologie utilizzate: correnti
Barriera
Turbina ad asse orizzontale
Oscillazioni indotte
Turbina ad asse verticale
© KOBOLD
Tecnologie per tutte le esigenze!
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4. Svantaggi
• Costi ancora elevati: tra 3 e 6 volte il costo delle fonti
tradizionali, ma in discesa e che diventeranno comparabili con
quelli delle fonti tradizionali nel range 3/7 anni (Oceanlinx)
10/20 anni (Carbon Trust)
• Ambiente aggressivo e inospitale
• Potenziali problemi ambientali e paesaggistici
• Potenziali conflitti con gli altri utilizzi del mare (pesca,
navigazione, turismo – ma le Orcadi ne hanno fatto la loro
attrazione turistica …)
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5. Dove?
•
Certamente in oceano, ma in Mediterraneo?
•
ONDE
- Rete Ondametrica Italiana: energia media annua per metro di costa
(Tirreno ed Adriatico, circa 6,500 km di coste): 30 MWh/m
- Boa ondametrica di Alghero (Sardegna nord-ovest): 84 MWh/m
- L’Italia consuma circa 3.6 108 MWh (TERNa): l’energia ondosa che si
abbatte annualmente sulle coste italiane è stimata in circa 2.8 108 MWh
(78%).
•
CORRENTI
- L’energia effettiva annua dello Stretto di Messina, per una velocità media
di circa 1.2 m/s e per m2 di superficie, è di 5.2 MWh/m2
- “There are many sites world-wide with velocities of 5 knots (2.5 m/s) and
greater. Countries with an exceptionally high resource include the UK
(E&PDC, 1993), Ireland, Italy, the Philippines, Japan and parts of the United
States.” World Energy Council report.
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5.2 In Mediterraneo?
•
Dalla fine degli anni ‘90 esistono in Mediterraneo progetti avanzati di
estrazione dell’energia:
- dalle onde (REWEC, Università «Mediterranea» di Reggio Calabria)
- dalle correnti (KOBOLD, Rwe Innogy, Fri-El Seapower, Università «Federico
II» di Napoli)
•
Spagna e Israele hanno costruito impianti e stanno investendo
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5.3 Dove si trovano le onde più ricche di energia in Italia?
Atlante MEDATLAS (dai dati di
239 boe ondametriche della Rete
Ondametrica Nazionale)
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5.4 Dove si trovano le correnti più forti in Italia?
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ENERGIA DAL MARE
• Risorsa dall’enorme potenziale e prevedibile!
• Meno problemi ambientali e paesaggistici (comunque
risolvibili con la corretta scelta della tecnologia)!
• Settore giovane e attivo, spazio per l’innovazione!
• La UE ci chiede di lavorarci!
• La Sardegna è la più ricca in Italia!
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Simone Ferrari
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