Gli oceani e i mari del mondo sono eccellenti fonti di energia rinnovabile grazie alla potenza contenuta nelle onde e nei movimenti di marea. Sfruttare l’energia cinetica derivante dal moto ondoso e dai flussi di marea e utilizzarla per la produzione di elettricità contribuirà ad aumentare l’offerta di combustibili fossili e altre fonti rinnovabili.

Tuttavia, la costruzione di infrastrutture associate all’energia delle maree non si muove così velocemente come quelle collegate ad altre fonti rinnovabili come i parchi eolici e gli impianti idroelettrici. Uno dei motivi per l’adozione ritardata della tecnologia è il costo necessario per catturare la potenza delle maree.

Le attrezzature sottomarine e le spese di costruzione per un progetto di marea richiedono un capitale considerevole, rendendo la tecnologia una proposta costosa. Tuttavia, l’investimento pagherà sicuramente a lungo termine, soprattutto perché il mondo ha bisogno di quante più fonti di energia alternative possibili.

Che cos’è l’energia delle maree?

L’energia delle maree è creata dal movimento delle maree e delle correnti oceaniche. L’ascesa e la caduta dell’acqua chiamata anche flusso di marea, è una forma di energia cinetica che può essere utilizzata per generare elettricità. Ma prima, quell’energia deve essere catturata. Mentre le turbine eoliche sfruttano l’energia eolica e i pannelli solari assorbono l’energia del sole, le turbine di marea sono strumentali nella raccolta dell’energia contenuta nelle maree e nelle correnti.

Come si ottiene l’energia delle maree

Sfruttare la potenza delle maree comporta diversi metodi.

Turbine di marea

Le turbine di marea funzionano come turbine eoliche, tranne che lavorano sotto la superficie dell’acqua mentre le loro controparti del vento lavorano sopra di essa. L’aria in movimento gira turbine eoliche mentre le correnti oceaniche girare le pale delle turbine di marea. Fissate al fondale marino, le turbine sfruttano il forte flusso di marea nella zona.

La forza della corrente spinge le pale della turbina, che poi fanno girare un rotore collegato ad un generatore di marea. La potenza proveniente dai generatori di marea viene quindi utilizzata per la generazione di elettricità.

Poiché l’acqua è 800 volte più densa dell’aria, i rotori delle turbine di marea sono più piccoli di quelli delle turbine eoliche. In quanto tali, possono essere posizionati molto più vicini, il che significa che occupano meno spazio.

Tidal barrages

Una tidal barrage è una struttura simile a una diga. In genere è installato in insenature di marea o lagune che sperimentano una gamma di marea di oltre 5 metri. Di solito consiste di paratoie, turbine, dighe e serrature delle navi.

Paratoie in uno sbarramento di marea controllano il livello dell’acqua e la portata. Consentono all’acqua di entrare durante le alte maree e di defluire durante le basse maree attraverso le turbine di marea posizionate nella parte inferiore della struttura.

Un sistema di alimentazione delle maree che utilizza barriere genera elettricità utilizzando gli stessi principi impiegati nelle centrali idroelettriche, tranne che le correnti di marea scorrono in entrambe le direzioni invece di spostarsi da un’area di alta quota.

Recinzioni di marea

Una recinzione di marea combina le caratteristiche di uno sbarramento di marea e di una turbina di marea. Mentre le turbine di marea sono installate individualmente sul fondo del mare, le recinzioni di marea sono una serie di turbine ad asse verticale collegate installate sul fondo dell’oceano.

A causa dell’attrazione gravitazionale della luna, le maree scorrono e il movimento dell’acqua produce una quantità significativa di energia. I recinti delle maree catturano questa energia. Come con le barriere di marea, la forza delle correnti di marea che si muovono attraverso le pale della turbina genera elettricità. Ma a differenza di uno sbarramento di marea che blocca il flusso d’acqua, le recinzioni di marea lasciano passare l’acqua.

Costo dell’energia delle maree

Diversi fattori determinano i costi di costruzione e manutenzione di qualsiasi progetto, in particolare quelli che comportano un’infrastruttura estesa. Per l’energia delle maree, le condizioni e la posizione della centrale o della centrale di marea influiranno sui costi iniziali della costruzione degli impianti che sfrutteranno l’energia delle maree.

In generale, le turbine di marea sono ad alta intensità di capitale rispetto a quelle utilizzate per progetti eolici offshore e una centrale di marea è una delle strutture rinnovabili più costose. L’elevato esborso di capitale deriva principalmente dall’intricato e vasto lavoro di ingegneria necessario per costruire, installare e collegare la centrale elettrica alla rete elettrica.

Trattandosi di una tecnologia relativamente nuova, ci sono dati limitati da cui trarre cifre definite per quanto riguarda i costi. L’esame di diversi progetti di energia delle maree esistenti ha contribuito a fornire orientamenti finanziari per quanto riguarda i costi iniziali e di manutenzione dell’energia delle maree.

Per generare energia sufficiente a rendere l’investimento utile, l’energia di marea in aree come il Canada costa circa Canadian 0.66 canadese per kWh da installare. Al contrario, ci vogliono circa 0 0,2 – 0,3 per kWh per costruire turbine per progetti eolici offshore.

In generale, la produzione di energia elettrica per l’energia delle maree in genere costa da due a nove volte superiore al prezzo medio di picco per l’energia eolica.

Centrali di marea nel mondo

Per capire meglio se l’energia di marea vale l’investimento, diamo un’occhiata ad alcune delle più grandi centrali di marea del mondo.

Sihwa tidal power station (Corea del Sud)

Questa tidal power station è la più estesa e costosa installazione di energia di marea a livello globale, con una capacità installata di 254 MW. Built-in 2011, ha richiesto un capitale pari a million 298 milioni.

Composto da 10 generatori, trasforma l’energia di marea in energia elettrica pari a oltre 550 GW all’anno utilizzando turbine a bulbo sommerse.

L’analisi dei costi di costruzione e della sua capacità generata mostra che la centrale di marea di Sihwa costa $117 per kWh da installare. Nel frattempo, i consumatori pagano 0 0.02 per kWh per l’elettricità prodotta.

La Rance tidal energy station (Francia)

Questa centrale di marea, che si trova alla foce del fiume Rance in Bretagna, in Francia, ha iniziato a funzionare nel 1966, rendendolo la più antica stazione di energia di marea del mondo. È anche il secondo più grande progetto di marea al mondo.

Al momento della costruzione, l’impianto elettrico richiedeva un esborso di capitale di $115 milioni. Regolando il suddetto importo per l’inflazione, il costo della potenza di marea da questa centrale elettrica negli ultimi tempi è di $382 per kWh e l’elettricità che genera varia tra $0,04 e $0,12 per kWh.

Annapolis Royal Generating Station (Canada)

Situata nella baia di Fundy in Nuova Scozia, Canada, questa stazione di energia delle maree è la terza più grande del mondo. La costruzione è iniziata nel 1980 e la centrale ha iniziato a produrre energia nel 1984.

Durante il funzionamento dell’impianto, la sua capacità massima era di 50 gigawattora all’anno. E ‘ abbastanza elettricità per 4.500 case.

L’impianto è stato dismesso nel 2019 a causa di guasti alle apparecchiature.

Jiangxia Tidal Power Station (Cina)

Questa è la più grande centrale di marea in Cina e la prima costruita in Asia. Il progetto è iniziato nel 1974 e la prima turbina è entrata in servizio nel 1980, con una capacità di picco di 500 W.

L’aggiunta di più turbine nel corso degli anni si è aggiunta alla capacità della centrale di marea, che ora si attesta a 6,5 GWh all’anno.

Kislaya Guba Tidal Power (Russia)

Costruita nel 1968, la centrale di marea di Kislaya Giba aveva una capacità iniziale di soli 0,4 MW. È stato chiuso per un decennio, e alla riapertura nel 2004, nuove attrezzature e progressi tecnologici hanno portato ad un aumento della produzione di energia. La sua capacità è ora pari a 1,7 MW.

L’energia delle maree ne vale la pena?

Anche se la potenza delle maree tende ad essere più prevedibile di quella solare o eolica, la gamma delle maree di solito varia tra i siti. Globalmente, la variazione varia da vicino a zero a oltre 16 metri (52 piedi). Inoltre, le maree riflusso e flusso a seconda dell’attrazione gravitazionale esercitata dai corpi celesti. Ciò significa che non tutte le aree sono siti ideali per sfruttare la potenza delle maree.

In media, rispetto ad altre fonti rinnovabili più popolari come solare, eolica, geotermica e idroelettrica, l’energia delle maree mostra un fattore di carico inferiore, di solito compreso tra il 20% e il 35%. Questo perché un impianto di energia di marea che opera durante la bassa marea genera energia solo la metà del tempo. Per un funzionamento economico, l’intervallo di marea deve essere di almeno 7 metri.

La generazione di energia di marea è anche limitata al periodo in cui le maree cambiano perché l’energia cinetica proviene dal movimento dell’acqua durante quei tempi. Pertanto, la produzione massima di energia elettrica dagli impianti di energia delle maree avviene solo ogni 12 ore circa, mentre le maree scorrono o scorrono. Nelle 6 ore tra il cambio delle maree, non si verifica alcuna generazione di elettricità.

In termini di costi, l’utilizzo dell’energia delle maree per la produzione di elettricità è meno competitivo rispetto all’utilizzo di altri fornitori di energia rinnovabile. Il fattore di carico inferiore e i tempi di picco di generazione limitati sono le ragioni di questo svantaggio di prezzo.

Ad esempio, sebbene l’energia delle maree sia più affidabile dell’energia eolica, l’elettricità prodotta dalle maree è da due a nove volte più costosa del prezzo medio di quella proveniente dall’energia eolica.

Benefici dell’energia delle maree

• Ecologico: l’energia delle maree è una fonte di energia verde perché una centrale di marea produce elettricità senza emettere gas serra. A causa della minaccia del riscaldamento globale, le fonti energetiche a zero emissioni svolgono un ruolo importante nella lotta contro il cambiamento climatico.
• Prevedibilità: Le maree riflusso e flusso a causa della forza gravitazionale esercitata dai corpi celesti che causano le maree a cambiare ogni giorno. Questa prevedibilità facilita la costruzione di strutture e la creazione di sistemi che funzionano in modo efficiente con la potenza delle maree.
• Potenza elevata: a causa della densità dell’acqua (circa 800 volte più densa dell’aria), le turbine di marea generano una maggiore quantità di energia rispetto alle loro controparti eoliche della stessa dimensione.
• Efficienza: a causa della densità dell’acqua, è facile produrre elettricità utilizzando la potenza delle maree. Anche le velocità dell’acqua a partire da 1 metro al secondo (2,2 miglia all’ora) possono generare energia, mentre le turbine eoliche di solito richiedono una velocità di 3-4 miglia al secondo (7-9 miglia all’ora) per iniziare a generare energia. Pertanto, le turbine di marea svolgono il lavoro anche quando le condizioni dell’acqua sono tutt’altro che ideali.
• Rinnovabilità: le maree scorrono sempre, e lo fanno in numerose località in tutto il mondo. Inoltre, sfruttare la potenza creata dai flussi di marea non diminuisce l’energia che possono generare in futuro e non esaurisce la fonte. Ciò rende l’energia delle maree veramente rinnovabile.

Inconvenienti dell’energia delle maree

• Costo: la tecnologia alla base dell’energia delle maree comporta costi elevati. Le centrali di marea sono tipicamente situate in mare. Pertanto, devono essere robusti, il che fa aumentare esponenzialmente le spese di costruzione. I componenti e le attrezzature dovrebbero anche essere realizzati con materiali resistenti alla corrosione più costosi.
• Impatto sulla vita marina: Pesci e altre creature marine possono rimanere bloccati nelle turbine e le barriere possono interrompere il flusso naturale dell’acqua.
• Limiti di localizzazione: le centrali di marea devono essere costruite vicino alle coste dove le correnti sono più robuste, limitando così i siti agli stati costieri. In alcuni casi, le stazioni sono lontane dalla rete, rendendo più costoso il trasporto dell’elettricità che generano.
• Manutenzione: A causa della loro vicinanza al mare, la corrosione può devastare i macchinari, quindi è necessaria una manutenzione regolare e più intensiva.

Domande frequenti

Considerazioni finali

Sfruttare la forza generata dalle maree aumenterà le riserve energetiche provenienti da fonti pulite e verdi. Questo è uno scenario positivo in quanto la frequenza e gli impatti dei cambiamenti climatici stanno aumentando.

Tuttavia, poiché l’energia delle maree è una tecnologia relativamente nuova, esistono molte sfide per la sua adozione. Economicamente, l’energia delle maree sembra non competitiva a causa dell’enorme esborso di capitale richiesto per l’infrastruttura. I tassi di energia elettrica delle centrali di marea sono significativamente più costosi, dissuadendo le utenze dall’aggiungere energia di marea nel loro mix energetico.