http://www.enea.it/it/produzione-scientifica/EAI/anno-2011/n.%204-5%202011%20Luglio-ottobre2011/prospettive-di-sviluppo-dell2019energia-dal-mare-per-la-produzione-elettrica-in-italia

Prospettive di sviluppo dell’energia dal mare per la produzione elettrica in Italia

Gianmaria Sannino, Luca Liberti, Adriana Carillo, Andrea Bargagli, Emanuela Caiaffa / Luglio-Ottobre 2011

Sviluppare il potenziale dell’energia del mare e sfruttare le opportunità che offre la configurazione geografica dell’Italia bagnata per oltre 8.000 km dal Mediterraneo, è la grande sfida tecnologica che l’Italia deve anche affrontare per rispondere alla sempre più impellente necessità di disporre di energie pulite e rinnovabili.

Rispetto a fonti più mature e consolidate come eolico, solare e biomasse, lo sfruttamento della forza di onde, correnti e maree avviene attualmente solo grazie a pochi prototipi, ma le potenzialità sono molto promettenti, come risulta dal lavoro che ENEA ed altre Istituzioni pubbliche e private stanno effettuando. L’ENEA, in particolare, sta raccogliendo nuovi dati ed informazioni da inserire nei modelli oceanografici del Mediterraneo già sviluppati nei propri laboratori, per elaborare una mappa dei siti che meglio si prestano alla realizzazione di impianti per la produzione di energia dalle correnti, dalle maree e dal moto ondoso.

Molte sono le possibilità di utilizzo in Italia dell’energia dal mare attraverso sia le infrastrutture esistenti, come piattaforme marine e frangiflutti, che sistemi integrati poco invasivi e a basso impatto ambientale.

[…] L’energia può essere estratta dal mare attraverso tecnologie che utilizzano l’acqua di mare come forza motrice o che sfruttano il suo potenziale chimico o termico. In particolare possono essere individuate sei fonti distinte:

  • Onde: energia cinetica trasferita dal vento alla superficie degli oceani.
  • Maree: energia potenziale derivata dall’attrazione gravitazionale luni-solare degli oceani.
  • Correnti di marea: energia cinetica delle correnti marine derivate dall’innalzamento e abbassamento della colonna d’acqua a causa delle maree.
  • Correnti marine: energia cinetica delle correnti dovute alla differenza di densità tra masse d’acqua e/o al vento superficiale.
  • Gradienti di temperatura: energia termica derivata dalla differenza di temperatura tra gli strati superficiali degli oceani riscaldati direttamente dal sole e gli strati profondi più freddi.
  • Gradiente di salinità: energia osmotica derivata dalla differenza di salinità tra gli oceani e l’acqua dolce presente alla foce dei fiumi.

[…] Il Mediterraneo è un mare marginale, e come tale è caratterizzato da una circolazione marina con associati gradienti di temperatura sensibilmente più deboli rispetto a quelli oceanici. Queste caratteristiche limitano le fonti energetiche disponibili nel Mediterraneo alle correnti di marea, alle onde, e alla differenza di salinità.

L’energia del moto ondoso disponibile per la conversione in energia elettrica nel Mediterraneo è relativamente bassa se paragonata a quella che può essere ricavata dagli oceani: le onde, infatti, risentono delle dimensioni ridotte del bacino e sono caratterizzate da altezze significative e periodi minori rispetto a quelle oceaniche.

Le correnti di marea rappresentano la risposta barotropica delle masse d’acqua marina alle fluttuazioni della superficie del mare dovuta alle maree; sono quindi movimenti orizzontali di acqua che risentono fortemente della variazione di profondità del fondo marino, e si intensificano negli stretti e nei canali. Per quanto riguarda i mari che circondano l’Italia, le regioni più interessanti in termini di correnti di marea sono lo stretto di Messina, la laguna di Venezia, il canale di Sicilia e le Bocche di Bonifacio in Sardegna. Uno dei vantaggi più evidenti legati allo sfruttamento dell’energia delle correnti di marea è rappresentato dalla possibilità di valutare in maniera quasi esatta l’energia teorica disponibile annualmente in un sito. Questa fonte di energia rinnovabile è infatti indipendente dalle condizioni atmosferiche e dai cambiamenti climatici ed essendo legata esclusivamente alle fasi lunari è possibile conoscerne, per un dato sito, la velocità alle diverse ore del giorno, per ogni giorno dell’anno, potendo in questo modo predire con matematica certezza l’energia estraibile. Il possibile sfruttamento di queste potenzialità, tuttavia, è strettamente legato a una conoscenza dettagliata della velocità delle correnti, dell’altezza delle onde e dall’intensità delle maree. […] Nonostante la grossa mole di dati utilizzati, il risultato finale non può essere considerato sufficiente ai fini della valutazione del potenziale energetico delle correnti di marea, anche a causa della disomogeneità spaziale e della discontinuità temporale dei dati raccolti.

Figura3Gis.jpg

Un discorso analogo vale per la stima dell’energia associata al moto ondoso dei mari italiani. […] I dati ottenuti dall’analisi delle boe RON, nonostante costituiscano una fonte insostituibile di informazioni, non forniscono una copertura spaziale adeguata per l’individuazione dei siti costieri adatti all’estrazione dell’energia ondosa. Di contro, gli attuali modelli numerici hanno raggiunto un elevato livello di complessità, tale da renderli lo strumento più idoneo alla descrizione dettagliata della circolazione marina e del moto ondoso. Uno dei vantaggi più evidenti legati allo sviluppo di modelli numerici per la simulazione delle correnti marine e del moto ondoso è rappresentato dalla possibilità di valutare in anticipo, e con un discreto grado di affidabilità, l’energia teorica disponibile nel sito in cui si è deciso di installare un dispositivo di conversione. La possibilità di valutare l’energia teorica disponibile nel sito anche per il prossimo futuro, secondo gli scenari climatici per esempio suggeriti dall’IPCC, costituisce un ulteriore vantaggio.

In conseguenza di quanto sopra detto, l’Unità Tecnica UTMEA dell’ENEA, nell’ambito dell’accordo di programma tra Ministero dello Sviluppo Economico ed ENEA sulla ricerca di sistema elettrico, ha valutato il potenziale energetico del moto ondoso in prossimità delle aree costiere italiane mediante l’uso di strumenti innovativi di modellistica oceanografica.

In Figura 3 è riportata la climatologia stagionale del potenziale energetico ondoso lungo la fascia costiera italiana. […] Dalla figura si può notare che le regioni caratterizzate dai valori più elevati sono la Sardegna e la Sicilia. In particolare, l’intera costa occidentale della Sardegna è interessata da valori superiori a 12 kW/m sia in inverno che in autunno, mentre, per quanto riguarda la Sicilia, i siti più significativi si trovano alle due estremità est e ovest della costa meridionale. […] 

In particolare, durante il workshop sono stati presentati i risultati relativi ad alcuni dispositivi brevettati in Italia. Tra questi ricordiamo KOBOLD, il primo prototipo di turbina marina ad asse verticale ideato per lo sfruttamento delle correnti di marea. Il prototipo, nato dalla collaborazione tra il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale (ADAG) dell’Università Federico II di Napoli e la società Ponte di Archimede SpA, è stato positivamente testato nello Stretto di Messina, dove è operativo da diversi anni. Sempre nel campo dei convertitori delle correnti di marea è stato presentato il prototipo GEM, nato dalla collaborazione tra ADAG e il Parco Scientifico e Tecnologico del Molise. Il prototipo, dopo una fase di sperimentazione in vasca, è pronto per essere installato vicino Venezia.

Fig4Rewec.jpg

Per quanto riguarda i convertitori del moto ondoso, è stato presentato il brevetto italiano relativo a una diga a cassoni, denominata REWEC3 (Reasonant Wave Energy Converter), per lo sfruttamento dell’energia ondosa sotto costa. Il cassone Rewec3 (Figura 4), ideato dal Dipartimento di Ingegneria dell’Università Mediterranea di Reggio Calabria (Arena, 2008), è uno dei brevetti italiani più interessanti. É stato ideato per essere integrato in dighe foranee, quindi in strutture preesistenti delle quali già si conosce l’impatto ambientale. Un altro punto di forza del REWEC3 è il costo relativamente basso. Si tratta di apportare modifiche a cassoni già utilizzati per la costruzione di dighe foranee, con un costo aggiuntivo pari al 5% del totale, facilmente ammortizzabile quando inizia la produzione di energia.

Un altro brevetto interessante presentato al workshop è ISWEC (Inertial Sea Wave Energy Converter), un dispositivo galleggiante che utilizza gli effetti giroscopici per convertire l’energia (cinetica e potenziale) delle onde marine in energia elettrica (Bracco, 2011). Il sistema è composto da uno scafo galleggiante completamente sigillato al cui interno ruota in sospensione un volano. Il moto del galleggiante perturba lo stato di moto del volano che, reagendo con un moto relativo di precessione, aziona l’albero di un generatore elettrico che produce energia elettrica. ISWEC, sviluppato presso il Politecnico di Torino, è stato concepito espressamente per l’utilizzo delle onde corte e poco potenti tipiche del Mediterraneo. In tali condizioni il sistema esprime il massimo della sua produttività, in quanto la potenza convertibile da ISWEC è proporzionale al quadrato della frequenza dell’onda, per cui inversamente proporzionale alla lunghezza d’onda.

In conclusione, dal workshop è emerso che, sebbene il potenziale energetico dei mari italiani sia minore di quello dei paesi che si affacciano sull’oceano, un’accurata scelta dei siti e dei relativi dispositivi di conversione di energia ondosa e correnti di marea potrebbe dare un contributo significativo al mercato dell’energia elettrica da fonti rinnovabili in Italia. […]

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Aggiornamento del 9 settembre 2014:

http://www.tuttogreen.it/gem-l%E2%80%99aquilone-del-mare-la-turbina-marina-ad-asse-orizzontale/

GEM: l’aquilone del mare, la turbina marina ad asse orizzontale

di SALVO il 7 MARZO 2013

[…] ci ha contattato Domenico Coiro, che è docente dell’Università di Napoli “Federico II” (Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale) e coordinatore del gruppo di ricerca ADAG citandoci il GEM, l’aquilone del mare, la turbina marina ad asse orizzontale fra i progetti più interessanti.

Vi riportiamo molto volentieri la segnalazione del Prof. Coiro che, come spesso purtroppo accade nel nostro paese, lamenta il fatto di essere in una situazione di stallo, di impossibilità di veder realizzati concretamente i propri progetti a causa della troppa burocrazia, eccovi il testo integrale:

Scrivo poiche’ sono l’autore dei progetti relativi all’energia dal mare che avete gentilmente citato alcuni dei quali hanno brevetto internazionale. Volevo far presente che il progetto piu’ interessante, che voi stranamente non citate, e’ il GEM: l’aquilone del mare che sta riscuotendo un notevole interesse soprattutto all’estero (ahime’..!!) e varie aziende dal Regno Unito e dalla Francia hanno manifestato il loro interesse a questa tecnologia.

Tutte le tecnologie da noi sviluppate sono visibili al seguente link: http://www.adag.unina.it/italiano/ricerca/energie_rinnovabili.html dove peraltro sono riportate anche le mini turbine eoliche progettate e sviluppate da noi.

Voglio infine informarvi che da piu’ di due anni stiamo cercando disperatamente di avere i permessi per sviluppare un laboratorio a cielo aperto nello Stretto di Messina (unico luogo in Italia dove sono presenti correnti marine di una certa importanza) dove potremmo testare le nostre macchine ma anche ospitare aziende europee ed internazionali (alcune delle quali hanno gia’ manifestato il loro interesse…) che stanno sviluppando i loro progetti e ne vogliono testare l’efficacia in un laboratorio opportunamente attrezzato.

Villa S. Giovanni, sede prevista per il laboratorio, sarebbe conosciuta, almeno per una volta, per attivita’ all’avanguardia e non per la solita criminalità.

Ebbene, dopo circa 50 kg di documentazione inviata ai più svariati (e disinteressati…) enti, ancora non abbiamo i permessi. Se volete, diffondete tali informazioni, smuovete le coscienze e dateci una mano: la mia pazienza sta per finire…!!

Cordialità
Domenico Coiro

[…]

http://webtv.enea.it/Members/webtvadmin/videos/25-agosto.mpg

Energia dal Mare: l’Aquilone del mare

Tra i sistemi innovativi progettati e brevettati dai nostri scienziati c’è l’Aquilone del Mare, che produce energia grazie alle correnti marine. Un progetto italiano che per ora verrà sviluppato in Francia, come racconta il prof. Domenico Coiro dell’Università di Napoli [VIDEO]

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