I TESORI DI NETTUNO Ricognizione su una famiglia di fonti rinnovabili poco nota

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1 Workshop Safe Fonti Rinnovabili I TESORI DI NETTUNO Ricognizione su una famiglia di fonti rinnovabili poco nota Adriano Piglia Direttore Centro Studi Safe Auditorium GSE Roma, 23 luglio 2012

2 Di cosa parliamo? Maree Correnti di marea, deriva e geostrofiche Moto ondoso Gradienti termici Gradienti salini Coltivazione di alghe in acque salmastre o saline

3 I soliti problemi delle FER con qualche novità I PREGI IN COMUNE -gratuità - zero (o quasi) emissioni -disponibilità geografica (diversa per forma ed intensità) + I PROBLEMI IN COMUNE (a volte accentuati) - bassa intensità energetica - discontinuità/variabilità - impatto ambientale - ALCUNE PECULIARITA INTERESSANTI - prevedibilità (maree e correnti di marea) - discontinuità superabile (onde, gradienti termici) - flessibilità di end use (alghe)

4 Quale contributo al bilancio energetico mondiale? Stime di producibilità teorica vs consumi elettrici mondiali al ppm NPS CPS TWh A questa energia va aggiunta quella di biocarburanti, biogas, biomasse da specie algali Fonte: IEA, WEC

5 Maree

6 Potenza delle maree

7 Tecnologia più che consolidata Richiede sensibili differenze fra min/max Impatti ambientali rilevanti (paesaggio, fauna, flora) Necessaria sinergia con altri progetti di pubblica utilità Sbarramenti di marea Due soli grandi complessi in operazione (Rance e Sihwa), di altri (Severn, Fundy) si continua soltanto a parlare Più agevoli piccoli sbarramenti don limitata potenza generativa (Cina, Russia) Usine marémotrice de la Rance 1966 Costituitodaunadigainpietramee6chiusedientrataeuscita 24 turbine da 10 MW bi-derezionali Portata:18.000m 3 diacquaalsecondo Potenza erogabile: 240 MW Copre il 3 % del fabbisogno elettrico annuo della Bretagna francese Sihwa Tidal Power Plant 2011 Costituitodaunbacinoartificialedi30km 2 realizzatoconunadiga di12,6km 10 generatori da 26 MW monodirezionali Potenza erogabile: 254 MW A pieno regime potrà fornire energia elettrica per alimentare una città di abitanti.

8 In fase avanzata di test la tecnologia per le correnti Tecnologia simile all eolico, ma attrezzature di dimensioni ridotte a parità di potenza Turbine auto-orientabili alle correnti ed ad asse: - orizzontale per flussi relativamente costanti - verticale per correnti variabili (direzione, inversione) Problemi aperti (test Cina, Norvegia, Australia): - manutenzione turbine - collegamento alla rete - impatti ambientali Restano sogni le grandi correnti (Golfo: 5km/h, profondità 600 m)

9 Onde

10 Vicini alla meta con le onde Sistemi a colonna d acqua oscillante (OWC) La turbina Wells ruota sempre nella stessa direzione indipendentemente dalla direzione del flusso d aria Appoggio a strutture foranee (LIMPET) L onda in entrata forza l aria verso l esterno del sistema OWC L onda in uscita aspira l aria all interno del sistema OWC

11 Altre tecnologie di cattura del moto ondoso A canale convergente (Tapchannel) sia a terra che off shore

12 Vicino all applicazione pratica PELAMIS, sistema galleggiante in tronconi che muovono di moto relativo perpendicolarmente al moto ondoso

13 Molto interessanti i sistemi totalmente sommersi Archimedes Wave Swing Archimedes Wave Roller

14 Onde: gran potenziale ma molti problemi Numerose tecnologie, nessuna per ora prevalente Dispersione di sforzi tra aziende di modeste dimensioni Costi molto diversi, ma alcuni non lontani dai primi eolici off shore Sovradimensionamento delle attrezzature a mare per resistere ai fortunali Pesante impatto visivo ed acustico per gli impianti a terra Conflitto con attività commerciali e ludiche per impianti galleggianti Vibrazioni dannose e possibili inquinamenti marini per impianti sommersi Collegamenti con rete distributiva costosi oltre certe distanze da terra

15 Gradienti

16 Il concetto di gradiente GRADIENTE TERMICO GRADIENTE SALINO Diagramma temperatura-profondità temperatura Pressione ottenuta -200 acque riscaldate Membrana termoclino profondità Acqua salata Processo di osmosi Acqua dolce acque fredde

17 Solo qualche applicazione minore per il gradiente termico Impianti sperimentali funzionanti alle Hawaii Possibili applicazioni in isole senza alternative (Guam, Diego Garcia) Economicità molto incerta per usi su larga scala Vapore acqueo Acqua di mare calda Evaporatore Generatore Acqua fredda in uscita Pompa sotto vuoto Condensatore Acqua di mare fredda Scarico misto

18 Gradienti salini ancora nella mente degli scienziati Si lavora sull osmosi e su diversi tipi di membrane sfruttando le conoscenze che abbiamo dei processi di dissalazione dell acqua di mare Qualche esperimento in atto in Norvegia Servono idee innovative e ricerca continua

19 Alghe

20 Alghe: le biomasse marine (e non solo) Organismi uni/pluricellulari capaci di trasformare sostanze inorganiche in sostanze organiche + CO = + O 2 H 2 O Efficienza di conversione della luce venti volte le specie terrestri Cicli riproduttivi rapidi Nutrienti per la crescita :CO 2 e rifiuti (P, N) Nessuna particolare caratteristica per l area coltivata La composizione della biomassa ottenuta varia per contenuto di proteine, grassi e carboidrati Usate dai tempi antichi per medicinali, alimentazione, dietetica, additivi ed usi peculiari

21 Tecniche di coltivazione collaudate Coltivazione tradizionale Coltivazione in fotobioreattori

22 Come usare il potenziale energetico delle alghe Priorità data oggi ai biocarburanti Producibilità potenziale di lipidi dalle attuali 20/30 a 80 t/ha (vs 2/3 delle specie terrestri) Tuttavia biogas e biomasse termiche hanno la stessa nobiltà energetica e sono meno problematiche La scelta delle specie da coltivare andrebbe quindi fatta con visione meno auto-centrica e più sostenibile Auspicabile una sinergia fra necessità locali ed esigenze generali per evitare storture già sperimentate con specie terrestri Proteggere le coltivazioni di nicchia ed espanderle per fornire risorse allo sviluppo Grande opportunità per aree costiere desertiche in paesi a scarso sviluppo Molta la ricerca in corso, per ora con risultati non del tutto soddisfacenti

23 Green desert project

24 Conclusioni Un enorme potenziale, difficile da catturare Le tecnologie di sfruttamento sono a diverso stadio di sviluppo: da pronte per l uso a stadio puramente concettuale L area mediterranea non è favorita: maree scarse, moto ondoso non rilevante, correnti limitate per numero e velocità Tuttavia il mediterraneo può essere utile banco di prova per i limitati costi di sperimentazione Interessante il potenziale algale delle coste sud della Sicilia e delle coste nordafricane Costi per ora proibitivi ed applicazioni di dimensioni ragguardevoli lontane almeno un decennio

25 Workshop Safe Fonti Rinnovabili I TESORI DI NETTUNO Ricognizione su una famiglia di fonti rinnovabili poco nota Adriano Piglia Direttore Centro Studi Safe Auditorium GSE Roma, 23 luglio 2012