Maree, turbine ed energia mareomotrice

 Le maree sono il mutamento del livello delle acque e a causare il movimento delle acque terrestri è la rotazione terrestre e la Luna, che per via della sua vicinanza alla Terra, è quella che impone maggiormente il suo influsso. 

L'energia prodotta dalle maree è una fonte rinnovabile che può essere utilizzata attraverso specifiche tecnologie in grado di sfruttare il naturale spostamento delle masse d'acqua. Prende il nome di energia mareomotrice.

La mareomotrice è una fonte di energia pulita in quanto non produce gas serra o inquinamento ed è rinnovabile in quanto sfrutta l'energia cinetica dello spostamento delle acque dovuto al fenomeno naturale delle maree che si ripete periodicamente.

Se in mare aperto o negli oceani la differenza di livello fra alta e bassa marea è lieve, nei pressi di alcuni bacini marini di forma particolare si possono avere maree con ampiezze che sfruttano dislivelli anche di 20 metri. Soprattutto è uno sfruttamento che non esaurisce la fonte di energia.

Il principio di funzionamento è lo stesso di una centrale idroelettrica ma si basa prevalentemente sullo spostamento orizzontale delle grandi masse di acqua, dovute appunto all'effetto gravitazionale della Luna e del Sole sul nostro pianeta. 

Al momento il paese leader nell'industria mareomotrice è il Regno Unito. È la Scozia che guida la rivoluzione del mare che produce elettricità. 

MeyGen è un impianto mareomotrice situato al largo della punta settentrionale della Scozia.

Le correnti fino a 5 m/s rendono il Pentland Firth potenzialmente uno dei migliori siti al mondo per l'energia mareomotrice tanto che il primo Ministro scozzese Alex Salmond già nel 2006 aveva affermato che il Pentland Firth sarebbe dovuto diventare l'Arabia Saudita dell'energia proveniente dalle maree.  

Nella fase di bassa marea l'acqua defluisce attraverso una serie di condutture idrauliche all'interno delle quali sono presenti le turbine collegate ai generatori elettrici. Nelle condutture il moto dell'acqua acquisisce pressione e velocità generando la rotazione delle turbine.

Il sito MeyGen è situato nel Pentland Firth, uno degli stretti con le correnti più forti d'Europa dove quattro turbine mareomotrici, immerse a 40 metri producono elettricità per le abitazioni Scozzesi da oltre sei anni. 

All'installazione delle quattro turbine - posizionate ognuna su strutture di supporto da 250, 350 tonnellate e accoppiate a sei blocchi di zavorra da 1200 tonnellate che assicurano stabilità orizzontale alle turbine stesse, che sono poi collegate ad un cavo elettrico sottomarino che scorre in una cavità realizzata nel fondale roccioso e le collega a terra - è seguita nel 2019 l'installazione di altre 49 turbine per una potenza di 73,5 MW.

Con l'aggiunta di quelle nuove si può affermare che oggi il MeyGen è oggi l'impianto a turbine marine più grande del mondo, in grado di produrre energia per circa 14000 MWh all'anno.

Installato a partire dal 2017 e operativo ininterrottamente dal 2018 ha dimostrato che è possibile produrre energia pulita in modo continuo e affidabile perché l'impianto ha stabilito un primato di affidabilità con le sue turbine che non hanno chiesto nessuna manutenzione straordinaria dopo 6 anni di funzionamento ininterrotto.

Esistono diverse modalità per catturare l'energia delle maree:

La prima è quella che sfrutta le turbine mareomotrici galleggianti o sul fondo del mare, posizionate esattamente nei punti in cui le correnti di marea sono più intense ed è il caso del sito mareomotrice del MeyGen.

Qui le turbine ricordano le pale eoliche nonostante quelle marine presentino dimensioni molto ridotte, motivo per cui sono necessarie più turbine mareomotrici per produrre la stessa quantità di energia di una pala eolica.

Un'altra modalità per generare energia grazie alle maree è quella che vede l'utilizzo di grandi dighe, chiamate sbarramenti, installate attraverso fiumi, baie, ed estuari soggetti a forti flussi di marea. Le turbine all'interno dello sbarramento consentono al bacino di riempirsi durante le maree in arrivo e di svuotarsi durante le maree in uscita generando elettricità in entrambe le direzioni.

Nonostante il notevole potenziale, l'energia marina è ad oggi un settore di nicchia.

Le turbine a corrente di marea come quelle scozzesi sono aumentate nel mondo ma solo una parte di questi impianti è connessa stabilmente alla rete, mentre molti restano solo progetti dimostrativi o in fase pilota.

Perché la tecnologia mareomotrice non è diffusa su larga scala?

È un'energia ancora in via di sviluppo anche perché è complesso trovare siti adatti all'installazione degli impianti che richiedono determinate condizioni ambientali e una topografia favorevole: basta una tempesta di forte intensità, ad esempio, per distruggere una centrale.

La presenza di questi impianti è soggetta a critiche anche per l'eventuale impatto sul paesaggio, sull'erosione della costa e sul flusso naturale dell'acqua.

Oggi l'energia mareomotrice sta guadagnando popolarità, oltre al Regno Unito anche Francia, Canada e Cina stanno investendo in questa energia pulita.

In Canada, la baia di Fundy ospiterà 6 turbine da 1,5 MW.

La Baia di Fundy è sicuramente un luogo adatto allo sfruttamento delle forze di marea dal momento che al fine di ottenere una produzione di energia economicamente favorevole è necessario che l'ampiezza di marea sia indicativamente maggiore di 3 metri e questo sito è geograficamente famoso da questo punto di vista.

Qui grazie alla forma ad imbuto della baia ci sono le maree più alte osservate al mondo con un'escursione di marea fino a 12 metri. Sembra che sia proprio la geometria della baia con la giusta larghezza e profondità a consentire all'acqua un andirivieni ad una frequenza ogni 12 o 13 ore che corrisponde alla frequenza naturale delle alte maree che sono spinte dalla forza di attrazione gravitazionale della Luna e del Sole sulla terra. Le mare nella Baia di Fundy sono così estreme che le barche possono passare dal galleggiare al toccare il fondo della baia 2 volte al giorno. È una profonda insenatura che insinuandosi per 300 km all'interno della costa vede il mare, crescere e ritirarsi in poche ore, spostando circa 115 miliardi di tonnellate di acqua.

Grazie al dislivello record tra il punto di alta e il punto di bassa, l'energia che si potrà produrre sarà elevata quando nel mezzo di queste correnti si posizioneranno, come in progetto, delle turbine ancorate al fondale che a loro volta muoveranno dei generatori collegati alla terraferma mediante dei cavi elettrici che convoglieranno l'energia prodotta al sistema elettrico della terra ferma. 

Penso che l'energia mareomotrice potrà davvero cambiare il panorama energetico globale perché è più prevedibile di quella prodotta da vento e sole e quindi potrà dare un contributo importante contro il riscaldamento globale attraverso la decarbonizzazione per ridurre le emissioni di CO2 che alterano il clima.

Diego Meschiari