Il potenziale dell’energia delle onde dell’oceano è enorme: si stima che la potenza delle onde costiere di tutto il mondo ogni anno equivale alla produzione annua di elettricità mondiale. L’idea di produrre energia sfruttando il moto ondoso non è una novità degli ultimi anni: i primi brevetti risalgono persino al XVIII secolo.
Paragonata alle altre fonti rinnovabili, l’energia da onda presenta alcuni vantaggi: ha una maggiore diffusione e densità rispetto a vento e maree e una minore variabilità oraria e giornaliera in confronto a vento, sole e correnti oceaniche; minore è anche l’impatto visivo dei dispositivi di conversione dell’energia ondosa rispetto alle enormi turbine eoliche. Inoltre, le superfici oceaniche sfruttabili sono immense e non è da sottovalutare nemmeno la possibilità di prevedere i livelli ondosi di una località con largo anticipo.
Secondo l’analisi delle attuali tecnologie esistenti per lo sfruttamento della energia marina dai mari italiani, condotta dall’universita di Bologna in collaborazione con Enea nel 2011, generalmente l’attività ondosa è più intensa tra i 30° e i 60° di latitudine, in entrambi gli emisferi, per la presenza di venti costanti da ovest; le zone con clima ondoso molto energetico si trovano inoltre alle estremità delle aree di generazione delle onde (fetch). Si tratta ad esempio, delle coste occidentali dell’Europa, delle coste a nord-ovest del nord America e delle coste meridionali dell’Australia.
L’energia marina da onda deriva dal moto dell’acqua in superficie e viene espressa in potenza per metro di fronte d’acqua, misurata in Kw/m. Lungo le coste europee, la potenza ondosa media annua è 4-11 Kw/m; l’intera potenza ondosa annuale lungo le coste europee è 30 Gw, che sommata alla potenza sulle coste atlantiche innalza l’energia ondosa totale a 320 Gw. Al largo delle coste statunitensi, l’energia ondosa media è 2100 Twh/anno.
L’energia ricavabile a livello globale dal moto ondoso è nell’ordine di 86 – 87 Kwh/anno (vale a dire una potenza ondosa da 1-10 Mw).
Convertitori di energia da onda
I dispositivi che generano energia elettrica sfruttando il moto ondoso sono denominati Wave Energy Converters (Wec) e possono essere classificati in funzione della loro capacità di intercettare l’onda, cioè a seconda del loro posizionamento rispetto alla direzione dominante del fronte d’onda incidente. Gli “attenuatori” (attenuators) sono strutture galleggianti orientate parallelamente alla direzione di propagazione dell’onda, funzionanti mediante l’attivazione di pompe che riforniscono gli accumulatori, da cui il fluido pressurizzato aziona i generatori; i “terminatori” (terminators) sono invece posizionati parallelamente rispetto al fronte d’onda, fornendo così un ostacolo alla propagazione delle onde e catturandone l’energia ondosa; gli “assorbitori puntuali” (point absorbers), non ricevono energia da una direzione d’onda principale ma hanno il vantaggio di poter catturare l’energia dalle onde in arrivo da ogni direzione, sfruttandone il movimento ascendente e discendente dell’onda in un singolo punto. Queste strutture galleggianti, ideali in alto mare, sono costituite da un componente relativamente immobile e un altro componente che si muove con il moto ondoso: il moto relativo della boa galleggiante che scorre dentro un cilindro fisso è utilizzato per guidare i convertitori di energia elettromeccanica o idraulica. Si tratta di una tecnologia economica da produrre e installare, ma solitamente deve essere sincronizzata con precisione con il movimento delle onde in entrata per raccogliere l’energia in modo efficiente.
Una nuova turbina estrae dalle onde il doppio dell’energia
Un nuovo prototipo creato da un team di ricercatori di ingegneria della Rmit University di Melbourne, in Australia, in collaborazione con i ricercatori dell’Università di Beihang in Cina, non necessita di una tecnologia di sincronizzazione poiché fluttua naturalmente assieme al moto ondoso: «essendo sempre sincronizzati con il movimento delle onde, possiamo massimizzare l’energia che viene raccolta. In combinazione con le nostre esclusive ruote a doppia turbina controrotanti, questo prototipo può raddoppiare la potenza di uscita ottenuta dalle onde dell’oceano, in confronto ad altre tecnologie sperimentali di assorbimento puntuale» ha raccontato il ricercatore a capo del progetto, il professor Xu Wang.
Questo dispositivo semplice ed economico è costituito da due ruote montate una sopra l’altra e che girano in direzioni opposte, collegate a un generatore e a un sistema di trasmissione azionato da una puleggia a cinghia. Il generatore è posizionato all’interno di una boa sopra la linea di galleggiamento, per mantenerlo fuori dall’acqua di mare corrosiva e prolungare la vita del dispositivo. Il prototipo può raggiungere una potenza di 26 Mw e un’efficienza dell’11,57%.
Questo convertitore di energia delle onde è due volte più efficiente rispetto a qualsiasi tecnologia simile sviluppata finora: il progetto pionieristico, pubblicato sulla rivista Applied Energy, si basa su un nuovo prototipo a doppia turbina che raddoppia l’energia ottenuta dalle onde dell’oceano, costituendo una svolta nel settore che potrebbe convertire l’energia delle onde in una valida alternativa rinnovabile.
Finora infatti, la difficoltà di implementare tecnologie efficienti per ricavare energia dalle onde, nonché resistenti all’ambiente oceanico, ha ridotto alla fase sperimentale molti dei tentativi di sfruttamento dell’energia delle onde. «La nostra tecnologia prototipo supera alcune delle principali sfide tecniche che hanno frenato l’industria energetica delle onde per un’implementazione su larga scala. Con un ulteriore sviluppo, speriamo che questa tecnologia possa essere la base per una nuova e fiorente industria di energia rinnovabile, che porti enormi benefici ambientali ed economici» ha dichiarato Wang, che sottolinea inoltre come l’energia delle onde sia una delle fonti più promettenti di energia pulita, affidabile e rinnovabile: «nonostante l’energia eolica e solare dominino il mercato delle energie rinnovabili, esse sono disponibili solo dal 20% al 30% del tempo. L’energia delle onde è disponibile in media per il 90% del tempo e l’energia potenziale contenuta nelle onde in alto mare è immensa».
Come sostiene Wang, «sfruttare la risorsa energetica delle onde non solo potrebbe aiutarci a ridurre le emissioni di carbonio e creare nuovi posti di lavoro nell’energia verde, ma ha anche un grande potenziale per affrontare altri problemi ambientali. Ad esempio, con l’aumento della frequenza della siccità, l’energia delle onde potrebbe essere utilizzata per alimentare impianti di desalinizzazione a emissioni zero e per fornire acqua dolce all’industria agricola, un adattamento intelligente alla sfida di un clima che cambia».
