Correnti fluviali e maree

Le correnti possono essere paragonate ad immensi fiumi che scorrono in seno al mare. Costituiti da masse d’acqua di densità diversa, questi fiumi marini non si mescolano tra loro ma scorrono a lungo l’uno accanto all’altro, sopra e sotto, seguendo una direzione quasi costante e con una caratteristica velocità.

Grazie agli ingegneri della Oregon State University vengono sfruttate proprio le maree ed il moto ondoso al fine di produrre energia elettrica pulita, rinnovabile, senza inquinamento alcuno:
Sono infatti state costruite diverse boe oceaniche in grado di convertire la potenza delle onde oceaniche in energia elettrica.

 

Il fenomeno ciclico delle maree è caratterizzato dal periodico oscillare del livello marino con alternanza di flusso, l’alta marea, e di riflusso, la bassa marea. L’attrazione che i corpi celesti esercitano sulla Terra e la forza centrifuga, dovuta al moto di rotazione del sistema Terra-Luna, sono i fattori più significativi che determinano il periodico oscillare delle acque. In condizioni particolarmente favorevoli (ciò accade in pochi luoghi) l’alta marea può superare i 5 m. In mare aperto è, di solito, inferiore ad 1 m; nel Mediterraneo, in particolare, le maree hanno un dislivello medio di 30 cm. L’energia cinetica delle masse d’acqua soggette alla marea si trasforma per attrito in energia interna all’acqua. Questa energia, continuamente sottratta dagli attriti delle maree, è fornita dal rallentamento della rotazione della Terra su se stessa. La durata del giorno aumenta di 20 microsecondi all’anno e l’orbita della luna intorno alla Terra si espande di 3 cm all’anno. In base a questi dati si può calcolare che la potenza dissipata dalle maree e’ dell’ordine di 10^12W, cioè pari a quella consumata nel mondo. Solo una piccola frazione di questa energia può essere sfruttata in un numero limitato di località, dove l’ampiezza della marea è sufficientemente elevata da consentirne la convenienza economica.

Energia dalle correnti marine e di marea

L’energia delle correnti di marea è una delle fonti più interessanti ed inesplorate tra le fonti di energie rinnovabili. Si pensi che nella sola Europa la disponibilità di questo tipo di energia è pari a circa 75 GigaWatts . Le forti correnti marine che attraversano lo Stretto di Messina hanno una potenzialità energetica pari a quella prevista dalla grande centrale idroelettrica in costruzione in Cina sul Fiume Azzurro: circa 15.000 MegaWatt. Le turbine per lo sfruttamento delle correnti marine possono essere (come per le tecnologie eoliche) ad asse orizzontale o ad asse verticale. Le turbine ad asse orizzontale sono più adatte alle correnti marine costanti, come quelle presenti nel Mediterraneo, le turbine ad asse verticale sono più adatte alle correnti di marea per il fatto che queste cambiano direzione di circa 180° più volte nell’arco della giornata.È bene notare che l’energia delle correnti di marea è del tipo non a barriera, al contrario di quella ottenuta utilizzando l’innalzamento e l’abbassamento delle maree come la centrale di La Rance in Francia che comunque produce 240 MW da circa 35 anni.

La descrizione tecnica di una particolare turbina per lo sfruttamento delle correnti di marea, può essere adattata anche come turbina eolica dove ha migliori rendimenti a basse velocità del vento: turbina chirale. Le turbine ad asse orizzontale sono installate nella centrale di Hammerfest in Norvegia e a Lynmouth in Inghilterra, i costi di questi impianti sperimentali sono già ad un buon livello (4 centesimi/kWh) si calcola di raggiungere costi ancora più competitivi per impianti multipli. Con 1 solo metro quadrato di area intercettata in una corrente di acqua che viaggia a 3 metri al secondo (11 Km/h) si possono produrre circa 3 kW. Una corrente di aria che intercetta 1 metro quadrato di area, per produrre gli stessi 3 kW, deve viaggiare a 28 m/s (101 Km/h). Nel aprile 2006 in Italia è stato allacciato alla rete elettrica nazionale dell’Enel il primo generatore di elettricità al mondo che sfrutta le correnti marine. La potenza generata è esigua, soli 40 Kwatt (13 abitazioni a pieno carico) ma bisogna tener conto che si tratta di una tecnologia allo stato prototipale con ampissimi margini di sviluppo. Già dal prossimo step evolutivo dovrebbe raggiungere i 150 Kwatt ( oltre il 300% in più). Sul tetto, dato che non si butta via niente, sono stati installati dei pannelli fotovoltaici.

La turbina Kobold, che ha l’aspetto di una piattaforma galleggiante di circa 10 metri di diametro, dotata di una turbina ad asse verticale con tre grandi pale immerse in acqua, è nata dall’idea di Elio Matacena di sfruttare all’incontrario un moderno propulsore navale montato sui traghetti Caronte. Posta da quasi due anni al largo di Ganzirri (a Nord di Messina) dove le correnti hanno velocità medie di 2 metri al secondo, Kobold ha dimostrato la fattibilità della conversione dell’energia meccanica in elettrica. La Ponte di Archimede S.p.A., ovvero l’azienda che lo ha sviluppato e realizzato, ha già trovato un importante cliente disposto ad acquistarne un gran numero: l’Indonesia. Il territorio indonesiano è composto da tantissime isole di dimensioni alquanto ridotte sulle quali è quasi impossibile portare o produrre energia, tanto che la maggior parte sono ancora senza elettricità. Il governo indonesiano ha intenzione di installare le Kobold (questo il nome delle turbine) tra queste isole per sfruttare le fortissime correnti che le circondano in modo da poter dare corrente ai tanti villaggi e paesi che ancora ne sono sprovvisti.

L’università “University of Wales Swansea” e partner (www.swanturbines.co.uk) stanno progettando turbine per produrre elettricità dalla acqua marina corrente. Le turbine “Swanturbines” sono particolari per una serie di aspetti. La prima differenza è il diretto accoppiamento delle pale al generatore elettrico senza l’intermedio di una scatola trasmissione. Questa configurazione è più efficace ed elimina un potenziale punto di guasti. Un’altra particolarità è l’uso di “gravity base”, un pesante blocco di cemento per tenere la turbina in piedi anziché a mezzo trivellazione del fondo marino.

 

Credits: www.ipannellifotovoltaici.com