Nuovi dispositivi per l’energia marina stanno diventando sempre più visibili

Quando si parla di energia marina, costruire una trappola per topi migliore è il nome del gioco. Vento, onde e maree si combinano per fornire una fonte praticamente illimitata di energia rinnovabile. Questo è un obiettivo allettante per gli innovatori. La sfida è progettare sistemi di conversione dell’energia marina in grado di resistere alla pressione costante del vento, delle onde e delle maree, scongiurando al tempo stesso la corrosione dell’acqua salata, e i vincitori stanno cominciando ad emergere.

Energia marina in aumento in Europa

CleanTechnica riferiranno dall’Aia la prossima settimana per la conferenza ed esposizione Ocean Energy Europe del 2023. È il decimo anniversario dell’evento annuale e non vediamo l’ora di vedere fino a che punto è arrivato il campo dell’energia marina in dieci anni.

Intanto diamo uno sguardo a quello che succede al Dutch Marine Energy Centre, che si è guadagnato il posto di Platinum Sponsor dell’evento.

DMEC mette in evidenza cinque società di energia marina presso la sala espositiva. Nessuno di loro ha attraversato il CleanTechnica radar, quindi è ora di recuperare.

1. Ocean Grazer è un sistema di accumulo di energia idroelettrica pompata sottomarina. Il concetto è simile ai familiari sistemi idroelettrici con pompaggio fuori terra, ma diverso.

Durante i periodi di bassa domanda di elettricità, l’energia delle turbine eoliche offshore viene utilizzata per pompare l’acqua in sacche flessibili, dove viene mantenuta sotto pressione. Quando la rete ha bisogno di più elettricità, la pressione spinge l’acqua dalle vesciche a un serbatoio rigido. Lungo il percorso ci sono turbine che generano elettricità.

2. SeaQurrent ha sviluppato TidalKite, un dispositivo simile ad un aquilone progettato per sfruttare il movimento a bassa velocità delle maree e delle correnti oceaniche. “Le ali dell’aquilone catturano il flusso dell’acqua, accelerando l’aquilone attraverso l’acqua”, spiega SeaQurrent. “L’aquilone crea un’enorme forza di sollevamento che viene trasferita tramite il cavo alla presa di forza.”

3. REDstack raccoglie l’elettricità che si genera quando l’acqua dolce incontra l’acqua di mare. Il ROSSO in REDstack sta per elettrodialisi inversa, dove l’elettrodialisi si riferisce all’azione che avviene quando l’elettricità viene applicata a una membrana. Al contrario, il sistema genera elettricità.

“Dalla miscelazione di 1 m³ di acqua di fiume con 1 m³ di acqua di mare si possono teoricamente ottenere 0,5 kilowattora di elettricità a 25°C. Ciò corrisponde a una potenza di 1,8 MW con una portata di 1 m³/s di acqua dolce e 1 m³/s di acqua salata”, spiega REDstack.

4. Water2Energy sfrutta banchine, chiuse e altre infrastrutture esistenti per raccogliere l’energia delle maree con turbine ad asse verticale. Le turbine possono essere installate anche in acque libere. Nei luoghi in cui la mortalità dei pesci è un problema, l’azienda sottolinea che il suo nuovo design della turbina è molto più rispettoso dei pesci rispetto ai modelli convenzionali.

5. Parlando di pesce, la quinta azienda presentata da DMEC è FishFlow Innovations. Come suggerisce il nome, FishFlow è specializzata in dispositivi che consentono ai pesci di navigare all’interno e attorno alle infrastrutture marine.

“Tutti i nostri prodotti sono stati sviluppati prestando particolare attenzione alle preferenze naturali e al comportamento dei pesci”, spiega l’azienda. “Sviluppiamo prodotti con caratteristiche chiave: rispettosi dei pesci, efficienti dal punto di vista energetico e silenziosi, ad esempio pompe, turbine, giranti di pompe, eliche di navi, setacci per l’acqua e scale per pesci a sifone.”

Più energia marina dal DMEC

La mostra è solo la punta dell’iceberg dell’energia marina sostenuto dal DMEC. L’organizzazione guida anche la Ocean Energy Scale-Up Alliance, con l’obiettivo di raccogliere 300 gigawatt di energia rinnovabile marittima.

In un documento politico pubblicato lo scorso anno, l’OESA attira l’attenzione su un approccio piggyback che integra i dispositivi di raccolta dell’energia marina con i parchi eolici offshore sia nel Mare del Nord che nel Mar Baltico.

“Il multiuso è un modo di utilizzare lo spazio disponibile in modo efficiente. Sono anche possibili la supervisione e la manutenzione congiunte, per ridurre i costi complessivi, il che è vantaggioso per le tecnologie emergenti[s] come l’energia marina”, ha raccomandato l’anno scorso la regione del Mare del Nord dell’OESA. “La sinergia e i benefici di sistema per gli ecosistemi locali sono abbondanti”.

“Il governo olandese vorrebbe realizzare un parco multiuso inclusivo della natura, ricco di tecnologie innovative, come l’energia marina, in un parco eolico attuale, ottimizzando lo spazio utilizzato”, hanno aggiunto. “L’approccio olandese al multiuso potrebbe stabilire la norma per altri paesi”.

L’idea di combinare convertitori di energia del moto ondoso con parchi eolici offshore ha già cominciato a prendere forma. L’approccio piggyback potrebbe includere anche la produzione offshore di idrogeno verde.

L’attività nel campo dell’idrogeno verde sta cominciando ad emergere nel Mar Baltico, dove sei stati dell’UE stanno esplorando l’idea di utilizzare turbine eoliche offshore per far funzionare sistemi elettrolizzatori per la produzione di idrogeno dall’acqua.

Peccato che alla Russia mancherà la nave per l’energia marina del Mar Baltico. La Russia ha accesso per tutta la stagione alle abbondanti risorse energetiche offshore del Mar Baltico attraverso la sua proprietà dell’oblast di Kaliningrad, un frammento di terra tra Polonia e Lituania. Tuttavia, la furia omicida della Russia in Ucraina ha chiuso la porta a questa opportunità, tra molte altre.

Più energia marina per gli Stati Uniti

Nel frattempo, qui negli Stati Uniti, il profilo dell’energia marina sta lentamente cominciando a salire. Oltre a un’infarinatura di progetti commerciali in corso, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e i suoi partner stanno costruendo un elaborato sito per test sull’energia delle nuove onde al largo della costa dell’Oregon. Il nuovo sito integra un impianto di test sull’energia delle onde vicine alla costa esistente alle Hawaii.

Il Dipartimento dell’Energia ha inoltre espresso interesse a portare il campo dell’energia marina al livello successivo di sostenibilità, incorporando più materiali riciclati e riciclabili nei sistemi sottomarini.

Un’area di interesse è una nuova resina termoplastica per le pale delle turbine legate all’energia delle maree, come alternativa più favorevole al riciclaggio rispetto alle tradizionali pale epossidiche. Nel 2021, le nuove pale hanno sovraperformato le loro controparti epossidiche in una prova di sei mesi sull’East River a New York City, dove la società Verdant Power ha gestito la prima operazione di energia delle maree autorizzata negli Stati Uniti.

Il team NREL sta attualmente conducendo una serie di test su pezzi delle pale in resina termoplastica per valutare come sopravvivono allo stress e all’acqua salata a lungo termine (l’East River non è un normale fiume d’acqua dolce, è un corso d’acqua salato soggetto a marea).

Un’altra soluzione alternativa sta emergendo sotto forma di una formula epossidica a base vegetale che potrebbe essere applicata alle pale delle turbine sottomarine.

I ricercatori del NREL stanno attualmente lavorando al riciclaggio delle fibre di carbonio difficili da riciclare con l’aiuto di un legante epossidico di origine biologica. L’idea è quella di sfruttare i livelli più elevati di ossigeno e azoto nella biomassa, rispetto ai materiali a base di petrolio.

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Immagine: potenziale energetico oceanico in Europa per gentile concessione di DMEC.