L’energia talassotermica, detta anche energia mareotermica, consiste nell’energia ricavabile dalle variazioni termiche tra la superficie e il fondo marino.
La vastità della superficie planetaria coperta dal mare rende quest’ultimo il più grande collettore di energia solare del mondo. In un giorno medio, 60 milioni di chilometri quadrati (23 milioni di miglia quadrate) dei mari tropicali assorbono una quantità di radiazione solare pari al contenuto di calore contenuto in circa 250 miliardi di barili di petrolio. Se meno di un decimo di questa energia fosse convertita in energia elettrica, si otterrebbe una quantità di energia pari a circa venti volte il fabbisogno giornaliero complessivo di energia elettrica degli Stati Uniti.
La tecnologia di conversione in energia elettrica dell’energia termica oceanica è nota come OTEC acronimo inglese per Ocean Thermal Energy Conversion;essa sfrutta il naturale gradiente termico degli oceani per innescare un ciclo di produzione elettrica. L’energia solare assorbita dalla superficie del mare la riscalda, creando una differenza di temperatura fra le acque superficiali e quelle profonde, che possono raggiungere i 25 - 28 gradi; tale differenza nei mari aventi una
154
profondità di circa 600 non supera i 6-7 gradi (figura 4.4). Le acque di superficie, più calde, permettono l’evaporazione di sostanze come ammoniaca e fluoro; i vapori ad alta pressione, azionano una turbina e un generatore di elettricità, passano in un condensatore e tornano allo stato liquido raffreddati dall’acqua aspirata dal fondo.
Una differenza di 20 gradi centigradi basta a garantire la produzione di una quantità di energia economicamente sfruttabile.
Gli oceani sono quindi una risorsa rinnovabile vasta, con la possibilità di permettere la produzione di miliardi di watt di energia elettrica.
La prima centrale per la conversione dell’energia termica degli oceani (OTEC) è nata nel 1996 al largo delle isole Hawaii e produce energia sfruttando la differenza di temperatura tra i diversi strati dell’oceano.
Figura 4.4: Differenze di temperatura tra le acquee marine superficiali e quelle profonde (1000 m)
Fonte: National Renewable Energy Laboratory327
Per poter sfruttare commercialmente l’energia termica oceanica gli impianti devono essere collocati in ambienti abbastanza stabili in modo da garantire il funzionamento efficiente del sistema. La temperatura della superficie marina calda deve differire di circa 20 ° C (36 ° F) da quella delle acque fredde profonde che, per problemi tecnici, quasi mai superano i 1000 metri (3.280 piedi) sotto la superficie. Nell’oceano il gradiente termico naturale necessario per il funzionamento di impianti OTEC si trova di solito tra le latitudini 20 ° Nord e 20 ° Sud.
327 Per approfondimenti riguardanti la tecnologia OTEC si consulti il sito del NREL - National Renewable Energy Laboratory - del Dipartimento per l’energia degli Stati Uniti d’America, all’indirizzo: http://www.nrel.gov/otec/ (accesso: 01-10-09).
155
All’interno di questa zona tropicale rientrano porzioni di due nazioni industriali quali gli Stati Uniti e l’Australia, così come 29 territori e 66 nazioni in via di sviluppo.
Di tutti i siti possibili, le isole tropicali aventi una crescente dipendenza dalle costose importazioni di petrolio sono le zone che più si prestano ad un rapido sviluppo della tecnologia OTEC.
Le condizioni ottimali per lo sfruttamento di tale fonte energetica si trovano in mari molto profondi e caldi. Impianti sperimentali per la produzione di energia si trovano nelle Hawaii, a Tahiti e a Bali.
Ulteriori vantaggi connessi all’utilizzo di tale tecnologia consistono, innanzitutto, nel fatto che le acque del mare profondo utilizzate nel processo di OTEC sono anche ricche di nutrienti e possono, pertanto essere sfruttate, anche, per la coltura di organismi marini utili all’uomo; inoltre, gli impianti OTEC consentono la desalinizzazione delle acque, cosa sempre più utile vista la crescente scarsità della risorsa idrica dolce.
Esistono anche impianti OTEC terrestri o collocati lungo la costa essi offrono tre principali vantaggi rispetto a quelli situati in acque profonde. Innanzitutto, gli impianti costruiti in prossimità della costa o sulla terraferma non richiedono ormeggi sofisticati, cavi di alimentazione lunghi o i complicati interventi di manutenzione associati agli ambienti di oceano aperto. Possono essere installati in zone riparate in modo che siano relativamente al sicuro da tempeste e mareggiate. Elettricità, acqua desalinizzata e fredda e acqua di mare ricca di sostanze nutrienti possono essere trasmesse facilmente dagli impianti ai luoghi di utilizzo tramite ponti a traliccio o strutture sopraelevate.
I siti ideali per l’installazione di impianti OTEC sono piattaforme continentali strette (isole vulcaniche), pendii sottomarini scoscesi con un inclinazione di circa 15-20 gradi e fondali relativamente poco increspati. Questi siti sono in grado di ridurre al minimo la lunghezza del tubo di aspirazione dell’acqua fredda. Un impianto terrestre potrebbe essere costruito anche all’interno rispetto alla costa, ciò al fine di offrire una maggiore protezione dalle tempeste, o sulla spiaggia, dove le condutture necessarie possono essere più brevi. In entrambi i casi, la maggiore facilità di accesso all’impianto sia per la costruzione che per la fase di esercizio aiuta a ridurre il costo dell’energia elettrica prodotta mediante tecnologia OTEC.
Uno svantaggio delle strutture costruite nei pressi della costa deriva dalla maggiore turbolenza presente negli ambienti costieri. A meno che le condutture dell’impianto OTEC non siano sepolte in trincee di protezione, esse saranno sottoposte ad uno stress estremo durante le tempeste e prolungati periodi di mare grosso. Inoltre, lo scarico misto di acqua di mare calda e fredda, potrebbe richiedere la costruzione di condutture lunghe centinaia di metri in mare al fine di raggiungere la profondità corretta prima che sia rilasciato. Tale evenienza prevede spese supplementari nell’ambito della costruzione e manutenzione dell’impianto.
I sistemi OTEC possono evitare alcuni dei problemi e spese di funzionamento connessi alla presenza di zone turbolente se sono costruiti off-shore nelle acque che vanno da 10 a 30 metri di profondità328. Questo tipo di impianti che utilizza tubi di aspirazione e di scarico più corti (e quindi meno costosi), permettono di evitare le criticità tipiche delle aree turbolente, ma al contempo
328 Ibidem.
156
necessitano di sistemi di protezione come frangiflutti e fondazioni resistenti all’erosione, inoltre l’energia prodotta dagli impianti necessita di sistemi di trasmissione alla terraferma.
Al fine di evitare le zona marine turbolente nonché di avere più facile accesso alle acque fredde, gli impianti OTEC possono essere anche ancorati alla piattaforma continentale a profondità fino a 100 metri. Questo tipo di costruzione è già utilizzato per le piattaforme petrolifere offshore. I maggiori problemi connessi alla costruzione e al funzionamento di impianti OTEC in acque più profonde, tuttavia, rendono tali impianti meno desiderabili e più costosi rispetto ai loro omologhi terrestri. Le principali criticità presentate da tali impianti includono lo stress tipico delle condizioni di mare aperto, le maggiori difficoltà nella consegna dei prodotti. Infatti, il dover considerare le forti correnti e le grandi onde oceaniche richiede spese supplementari di progettazione e costruzione.
Strutture galleggianti OTEC potrebbe essere progettate per funzionare off-shore. Tuttavia questo tipo di impianti sono difficili da stabilizzare, e la difficoltà di ormeggio in acque molto profonde possono creare problemi per la trasmissione dell’elettricità. I cavi collegati a piattaforme galleggianti sono più suscettibili all’usura e a subire danni, soprattutto durante i temporali e per profondità superiori ai 1000 metri sono difficili da manutenere e riparare.
Gli impianti OTEC galleggianti hanno bisogno di una base stabile per il funzionamento continuo. Tempeste e mareggiate possono rompere i tubi interrompere la circolazione dell’acqua calda o di quella fredda. Per prevenire questi problemi, i tubi possono essere fatti di polietilene relativamente flessibile collegati alla parte inferiore della piattaforma con giunti speciali. Si può prevedere che i tubi siano sganciati dall’impianto per evitare danni durante i temporali.
Dal punto di vista economico la tecnologia OTEC è molto promettente e si prevedono notevoli sviluppi per il prossimo futuro.
157