Di mari e oceani si riconosce il ruolo essenziale nell’assorbimento dei gas climalteranti, si sa che rappresentano la maggior parte della superficie terrestre, ma poco si parla di quanto possano contribuire a produrre energia rinnovabile, favorendo così la transizione energetica: approfondiamo insieme i processi di produzione di energia a partire dagli ecosistemi marini.
L’Unione Europea si è posta l’obiettivo di ridurre le emissioni di gas a effetto serra (GHG) di almeno il 55% (rispetto al 1990) entro il 2030, per raggiungere la neutralità climatica entro il 2050. Il processo di decarbonizzazione, ovvero la conversione ad un sistema economico che riduca in modo sostenibile le emissioni di anidride carbonica (CO₂), richiede una conversione delle fonti energetiche utilizzate, riducendo la dipendenza da quelle fossili e aumentando allo stesso tempo quella dalle fonti rinnovabili. In questo processo, mari e oceani possono avere un ruolo fondamentale, come l’UE stessa ha riconosciuto nel Blue Economy Report 2022 e, secondo le stime, potrebbero fornire un quarto dell’energia elettrica europea nel 2050.
Impianto eolico offshore – foto via Unsplash
L’energia marina rinnovabile
L’energia marina rinnovabile, generata da mari e oceani, si distingue principalmente in due tipologie, quella eolica offshore, ovvero energia prodotta in mare aperto a partire dal vento, e quella oceanica, che comprende diverse forme. L’energia eolica offshore è l’unica, ad oggi, a trovarsi ad uno stato avanzato dal punto di vista delle tecnologie ed è già presente sul mercato. L’Europa conta più del 65% della capacità globale installata (ossia la capacità di generare energia utilizzando le risorse disponibili in un dato momento), con 16,3 GW di capacità installata di energia eolica offshore, principalmente in Regno Unito, Germania, Olanda, Belgio e Danimarca. L’energia oceanica, che richiede invece ancora studi e ricerche, comprende:
- Energia da moto ondoso
- Energia mareomotrice
- Energia talassotermica
- Energia osmotica
- Fotovoltaico galleggiante
- Generazione di idrogeno offshore
Si tratta di sistemi per produrre energia rinnovabile ancora “emergenti”, come li definisce il Report 2022 sulla Blue Economy dell’UE. Tra questi, quello del moto ondoso e delle maree si trova ad uno stadio più maturo dal punto di vista tecnologico, mentre la generazione di idrogeno offshore, ancora in fase di ricerca, potrebbe contribuire a raggiungere gli obiettivi della strategia europea sull’idrogeno. L’UE ha fissato una roadmap affinché l’idrogeno possa diventare uno strumento per la decarbonizzazione di quei settori per i quali l’uso di elettricità non è conveniente (ad esempio per il trasporto aereo o alcuni tipi di industrie come la raffinazione). Una delle priorità, in particolare, è quella di sviluppare l’idrogeno rinnovabile, da solare ed eolico.
L’energia prodotta dal moto ondoso e dalle maree
I sistemi che generano energia dal moto ondoso e dalle maree, simili per il meccanismo di base (lo stesso usato per la produzione di energia eolica), sfruttano entrambi il movimento dell’acqua e, quindi, la forza cinetica che aziona delle turbine collegate ad un generatore di energia elettrica. Nel caso dell’energia prodotta da moto ondoso, ciò che viene sfruttato sono appunto le onde marine, in sistemi che possono essere sommersi oppure galleggianti. Nel caso dell’energia mareomotrice è il fenomeno naturale delle maree a produrre energia che, per l’effetto gravitazionale generato da Luna e Sole sulla Terra, provoca un innalzamento delle acque, che vengono indotte in bacini appositi, al fine di azionare delle turbine collegate a generatori elettrici.
Utilizzare il movimento del mare per produrre energia ha vantaggi e svantaggi. È sicuramente una fonte inesauribile, poiché il mare sarà sempre in movimento, è prevedibile, grazie allo studio dei venti, ed è pulita. Tuttavia, è adatta solo in determinate località, può essere infatti utilizzata nelle aree costiere, può inasprire fenomeni di inquinamento acustico a causa dei generatori e può rappresentare un pericolo per le specie marine.
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Energia talassotermica e osmotica
Oltre al movimento, altre due caratteristiche fisiche degli oceani possono generare energia rinnovabile: la temperatura e la salinità. Il sistema OTEC, Ocean Thermal Energy Conversion, utilizza la differenza di temperatura che c’è tra la superficie (più calda) e le profondità (più fredda), per generare energia elettrica. Il principio di funzionamento è lo stesso di quello di una centrale termoelettrica a vapore: le acque in superficie scaldano un fluido che bolle e passa allo stato gassoso, pressa sulla turbina che genera energia elettrica. Il gas viene quindi raffreddato dall’acqua più fredda, condensa e il ciclo riparte. Questo sistema è adatto alle acque oceaniche, dove la differenza di temperatura è più alta e può essere prodotta maggiore energia.
Essendo salata, l’acqua marina è capace di produrre energia elettrica in modo pulito, senza emettere GHG. Un sistema di questo tipo sfrutta la differenza di concentrazione salina che c’è tra l’acqua marina e l’acqua dolce dei fiumi: infatti, è possibile installarlo nei pressi delle foci o dei delta dei fiumi. Una membrana semipermeabile separa due fluidi con diversa concentrazione salina, gli ioni viaggiano attraverso la membrana fino a quando la concentrazione non raggiunge l’equilibrio ed è il movimento dello ione stesso che viene sfruttato per generare energia elettrica.
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Fotovoltaico galleggiante e generazione di idrogeno offshore
La superficie marina può contribuire a produrre energia rinnovabile in due ulteriori modalità, tramite il fotovoltaico galleggiante e la generazione di idrogeno. Il primo sistema è caratterizzato da impianti fotovoltaici galleggianti sul mare, che ospitano parchi di impianti fotovoltaici, permettendo di produrre energia elettrica rinnovabile ovviando al problema del consumo di suolo, che si ha nel caso delle strutture realizzate su terreni agricoli. Questo sistema presenta ulteriori vantaggi, tra cui: un maggiore rendimento del pannello, aumentato grazie all’umidità che abbassa la temperatura di funzionamento; una migliore qualità e quantità della risorsa idrica, grazie ai pannelli che permettono un abbassamento dell’evaporazione dell’acqua; una maggiore produttività, poiché i moduli riescono a catturare anche la radiazione solare riflessa dalle acque su cui galleggiano. Tuttavia, esistono degli aspetti negativi, come il fatto che i pannelli renderebbero la superficie marina inaccessibile alle specie di animali e uccelli marini, con un impatto negativo sull’equilibrio dell’ecosistema. Inoltre c’è il rischio che i supporti in plastica su cui sono montati i pannelli si degradino, rilasciando microplastiche in acqua.
Interessanti sviluppi, infine, si stanno avendo anche nell’utilizzo dell’acqua marina per la generazione di idrogeno, riconosciuto come alternativa sostenibile ai combustibili fossili. L’idrogeno è generato per elettrolisi dell’acqua, ossia la scissione dell’acqua in idrogeno gassoso e ossigeno attraverso il passaggio di corrente elettrica, che scompone la molecola, all’interno di elettrolizzatori composti da celle elettrochimiche. In genere per questo processo viene utilizzata l’acqua dolce, ma ricerche e studi stanno mostrando che è possibile utilizzare anche quella marina, con elettrodi rivestiti da solfuro di nichel per evitare che l’azione corrosiva del mare danneggi gli impianti. Il progetto AGNES, che interessa il Mare Adriatico a largo delle coste di Ravenna, intende realizzare un distretto energetico verde in cui l’energia elettrica prodotta dall’eolico e fotovoltaico offshore sia utilizzata nel processo di elettrolisi per generare idrogeno.
L’obiettivo di decarbonizzazione potrà essere raggiunto aumentando la produzione di energia rinnovabile e le possibilità per far si che l’ecosistema marino contribuisca a ciò sono molte, ma alcune modalità e tecnologie richiedono ancora approfondimenti e investimenti. Tuttavia, è importante che, di tutte le opportunità, vengano valutati vantaggi e svantaggi con un approccio ampio, che consideri tutte le implicazioni, per evitare che nel tentativo di risolvere un problema, si creino altri impatti.
Bibliografia:
- European Commission (2022). The EU Blue Economy Report. 2022. Publications Office of the European Union. Luxembourg.
- https://www.agnespower.com/
- https://www.youtube.com/watch?v=BkY50mfhIKs
- https://www.youtube.com/watch?v=VIev2IvI0BA
