energia termica oceanica o OTEC

Énergie Thermique des Mers (ETM) o Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC): energia rinnovabile con grande potenziale energetico

ilETM (conosciuta anche con il suo acronimo inglese OTEC per Ocean Thermal Energy Conversion) è un'energia rinnovabile relativamente sconosciuta ma con un notevole potenziale energetico! ETM era già stato discusso alcuni anni fa le forum energia. Riportato alla ribalta dalle elezioni legislative in Polinesia, in particolare su iniziativa del partito Heiura – Les Verts, è interessante interessarsi ai nuovi progressi di questa promettente tecnologia.

Breve richiamo al principio ETM

Già citato da Jules Verne nel suo romanzo "Ventimila leghe sotto i mari" nel XIX secolo, la produzione di energia termica dai mari è resa possibile dalla differenza di temperatura tra l'acqua in superficie e l'acqua in profondità. Si tratta quindi di pompare l'acqua in questi due luoghi utilizzando tubi diversi. La differenza di temperatura tra l'acqua “calda” proveniente dalla superficie e l'acqua “fredda” proveniente dalle profondità deve essere di almeno 19°, il che spiega perché questa soluzione è possibile solo in alcune regioni calde del globo!!

Gli impianti possono operare con 3 diverse tipologie di cicli: ciclo chiuso, ciclo aperto con produzione di acqua dolce, o ciclo misto. Il mare fornisce poi energia termica che permette di far funzionare un evaporatore che a sua volta produce energia cinetica. Questa energia consente quindi a una turbina di produrre energia meccanica che a sua volta viene trasformata in energia elettrica da un alternatore. Il seguente video aiuta a comprendere meglio questo processo. Attenzione però, il progetto NEMO di cui si discuteva è stato finalmente sospeso nel 2018. Consisteva nella realizzazione da parte della Francia di un impianto ETM in Martinica, ma quest'ultimo non sembra più essere in cantiere.

L'efficienza delle centrali rimane piuttosto bassa: è solo intorno al 6% e parte dell'energia prodotta viene reinvestita per far circolare l'ammoniaca nelle tubazioni. Ma l'acqua di mare è una risorsa inesauribile e gratuita, che è il punto di forza di questa tecnologia. D'altra parte, a differenza dell'energia solare che può essere prodotta solo di giorno, o dell'energia eolica che dipende dalle condizioni climatiche, la produzione di energia da parte degli impianti ETM non subisce interruzioni. Infine, le centrali elettriche ETM dovrebbero essere in grado di operare direttamente in mare, assumendo la forma di piattaforme galleggianti ancorate al largo. Ma questa versione ottimizzata non sembra essere stata ancora implementata. Sulle coste sono invece già installati impianti ETM.

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Un certificato universitario di Hainan in Cina offre anche una soluzione in grado di combinare produzione di energia e produzione di acqua dolce, risolvendo al contempo i problemi di rendimento sopra menzionati.

Un esempio di impianto ETM: lo stabilimento Makai alle Hawaii

Questo impianto è stato lanciato nell'agosto 2015 dal gruppo americano Makai Ocean Engineering Inc. nell'isola delle Hawaii nell'Oceano Pacifico. Funziona a ciclo chiuso ad ammoniaca e ha una potenza di 100 KW. Pompa acqua calda a circa 24° in superficie e acqua fredda a 4° in profondità.

Per proteggere gli oceani, i tubi dello stabilimento di Makai sono realizzati con lastre di titanio. I microfiltri alle loro estremità sono presenti per evitare che le specie marine vengano aspirate nei tubi quando l'acqua viene pompata. Il seguente video offre una panoramica delle sue strutture:

Oltre alla centrale elettrica, il gruppo Makai sta lavorando anche al miglioramento delle sue strutture offshore, sviluppando e migliorando ad esempio software per facilitare la posa di cavi o tubi sul fondo del mare. Svolgono inoltre ricerche con l'obiettivo di migliorare l'efficienza dei tubi utilizzati negli impianti marini (ETM, ma anche condizionamento dell'acqua di mare, ecc.).

Sebbene le informazioni sui progetti ETM filtrino poco, altri paesi come Cina, Giappone, Corea, India e molte isole del Pacifico sono attualmente interessati a questa tecnologia. È molto probabile che molti altri progetti vedranno la luce nel prossimo decennio.

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In Cina, diverse università hanno depositato brevetti nel campo dell'energia marina. Si può, ad esempio, citare a brevetto universitario yantai che propone l'installazione di un sistema di tipo OTEC non su una piattaforma, ma su un transatlantico. Il sistema consente quindi di fornire l'energia necessaria per far avanzare il liner. Questa idea di utilizzare l'energia prodotta a bordo di una barca per il suo funzionamento è citata anche in a brevetto depositato da Ahmed BYAH. Tale tecnologia, se dimostrata efficace, potrebbe rivoluzionare il trasporto marittimo.

I vincoli tecnici dell'ETM

Oltre al vincolo di temperatura dell'acqua già menzionato, l'installazione di un impianto ETM comporta anche altri problemi tecnici. Installato sulla costa, l'impianto avrà bisogno di tubazioni relativamente lunghe per pompare l'acqua di mare necessaria al suo funzionamento. Ovviamente deve essere installato il più vicino possibile al mare La versione galleggiante dell'impianto ETM deve dal canto suo essere saldamente ancorato in mare per non andare alla deriva. Il trasporto di energia nel continente richiederà anche abilità tecnica. Un'altra opzione possibile sarebbe quella di utilizzare queste centrali galleggianti per alimentare un'attività offshore, installate anche sulla piattaforma galleggiante.

L'ambiente marino richiede anche la presa in considerazione degli effetti della corrosione sugli impianti, particolarmente importante in acqua salata. Anche la proliferazione di batteri o organismi marini viventi come alghe o conchiglie sui tubi può richiedere una manutenzione regolare. Questa proliferazione è nota come biofouling. In quest'area è in corso la ricerca per trovare soluzioni ecologiche per combattere questo processo. Le tecniche attualmente utilizzate sono per la maggior parte dannose per l'ambiente, ma possiamo citare ad esempio una proposta di vernice antivegetativa a base di silicone che conserverebbe l'ambiente.

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Per andare oltre

Oltre alla produzione di energia, gli impianti ETM operanti in circuito aperto o in sistemi ibridi possono contribuire alla produzione di acqua dolce dall'acqua di mare, mentre l'acqua fredda prelevata dalle profondità degli oceani può contribuire anche al condizionamento dell'aria di alcuni strutture. È questo processo di utilizzo di acque profonde (senza il coinvolgimento di un impianto ETM) che è stato utilizzato per il aria condizionata di un ospedale pubblico a Tahiti, Polinesia.

Questo progetto è stato realizzato con la partecipazione della società francese Airaro. Il seguente video presenta brevemente questa azienda:

L'abbinamento tra produzione di energia elettrica, produzione di acqua dolce e condizionamento mediante le tecnologie ETM permetterebbe di ridurre drasticamente la spesa energetica nelle isole meridionali, migliorando al contempo le condizioni di vita dei loro abitanti.

Ci sono molte possibilità per produrre energia dal mare o dagli oceani. Potremmo, ad esempio, citare l'energia delle onde prodotta dalle onde, ma anche il concetto di turbine eoliche offshore, dette anche turbine eoliche offshore. In Francia si svolge ogni anno un evento internazionale di presentazione delle energie marine rinnovabili, segno dell'interesse mostrato per l'argomento. Nominato energia marina, si svolgerà a Le Havre in Normandia dal 15 al 17 giugno 2022.

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