L’energia prodotta dal mare e dall’oceano potrebbe soddisfare tutte le esigenze di elettricità del mondo. Ma le tecnologie per sfruttare l’energia delle onde sono ancora in via di sviluppo. Le onde dei nostri oceani e mari potrebbero aiutare ad affrontare la crisi energetica globale? In teoria sì
Secondo l’Agenzia internazionale per l’energia americana, la produzione di energia oceanica dovrebbe crescere del 33% all’anno per raggiungere un mondo a zero netto entro il 2050. L’energia delle onde a livello globale potrebbe soddisfare il fabbisogno elettrico annuale mondiale, se fosse completamente sfruttata, hanno stimato gli scienziati. In effetti, le onde intorno alle coste degli Stati Uniti potrebbero fornire il 66% dell’elettricità del paese, secondo la US Energy Information Administration. Molti paesi, tra cui Australia, Cina, Danimarca, Italia, Corea, Portogallo, Spagna, Regno Unito e Stati Uniti, stanno attualmente sviluppando l’energia del moto ondoso. Ma cos’è esattamente e come si confronta con altre fonti di energia rinnovabile? Questa domanda, in varie forme, compare negli articoli di notizie ogni anno se non ogni mese. Nel 2021, Wired Magazine ha affermato:
“Gli Stati Uniti stanno finalmente cercando di sbloccare il potere dell’energia delle onde”. Nel 2022, il Wall Street Journal ha chiesto: “L’oceano può aiutare a salvare il pianeta?” La semplice risposta è sì, l’oceano, in particolare l’energia pulita generata da onde, maree e correnti oceaniche e fluviali, può aiutare a salvare il pianeta. L’energia disponibile da questa risorsa di energia rinnovabile, chiamata energia marina, equivale a circa l’80% del fabbisogno elettrico annuale degli Stati Uniti. Sebbene parte di questa energia non possa essere praticamente sfruttata, per costruire un futuro di energia pulita al 100%, il mondo ha bisogno di tutta l’energia rinnovabile che può ottenere.
Ora, gli sviluppatori di energia marina possono iniziare a costruire questo futuro in modo più rapido (ed economico) con il Marine and Hydrokinetic Toolkit (MHKiT) , un enorme hub di conoscenza open source ricercabile che fornisce agli sviluppatori il codice necessario per analizzare quanto bene potrebbe funzionare la loro tecnologia in vari siti oceanici e fluviali. Aggiornato di recente, il toolkit ora include dati sulle risorse energetiche delle maree e dei fiumi, fattori (come turbolenza e sedimenti) che influenzano il funzionamento della tecnologia sott’acqua, analisi delle onde estreme e altro ancora. “Sono davvero desideroso di aiutare a risolvere il cambiamento climatico in ogni modo possibile“, ha affermato Rebecca Fao, ricercatrice presso il National Renewable Energy Laboratory (NREL) che ha contribuito a sviluppare MHKiT. “L’energia pulita, inclusa l’energia marina, ha un ruolo chiave da svolgere in questo, quindi sono ansioso di vederla decollare. Può sembrare un piccolo pezzo del puzzle, ma senza dati di buona qualità, il settore non può andare avanti”. L’energia oceanica può aiutare a salvare il pianeta:
Ma come questa industria in erba raggiunga un uso commerciale è una questione molto più complicata. Per fornire una road map dei dati, i ricercatori NREL hanno collaborato con il Pacific Northwest National Laboratory e i Sandia National Laboratories per sviluppare la prima versione di MHKiT, che ingerisce, elabora, visualizza e gestisce i dati su qualsiasi cosa, dalla produzione di energia di un dispositivo e dalla capacità di resistere a vari carichi meccanici a quanta energia scorre attraverso i siti oceanici e fluviali negli Stati Uniti. Prima di MHKiT, gli sviluppatori dovevano progettare il proprio codice per analizzare le prestazioni della loro tecnologia durante una vasca a onde o un test in mare aperto. Ma lo sviluppo del codice e la convalida possono richiedere molto tempo e denaro. Il software ei dati condivisi di MHKiT non sono solo gratuiti, ma anche standardizzati e di qualità controllata. “La standardizzazione è davvero fondamentale“, ha affermato Fao, “quindi tutti traggono le stesse conclusioni sulle prestazioni dei loro dispositivi o progetti”. Gli sviluppatori devono raccogliere ed elaborare dati di alta qualità per preparare la loro tecnologia a sopravvivere in uno specifico sito fluviale e imparare cosa va bene (e cosa sbagliata) in mare aperto.
MHKiT può aiutare con tutto questo. Creato nel 2019 con il finanziamento del Water Power Technologies Office del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, il software è disponibile sia in Python che in MATLAB . Ora, il team MHKiT sta rilasciando versioni più robuste per ciascuna piattaforma. Sulla sua piattaforma Python, MHKiT ora ospita i dati per le risorse di marea e fiume, inclusa la quantità di energia disponibile in quali siti, quanto sono veloci e turbolente le acque in quei siti e quali ostacoli sottomarini, come sabbia e pietre, potrebbero interferire con un prestazioni del dispositivo. (Per gli irriducibili dell’energia marina, questo significa dati da Acoustic Doppler Current Profilers e Delft3D .)
Inoltre, gli sviluppatori di energia delle onde possono ora analizzare le onde estreme che le loro macchine potrebbero dover affrontare nel sito di distribuzione prescelto. I dispositivi non preparati potrebbero non sopravvivere a quelle onde; con MHKiT, gli sviluppatori possono aumentare la probabilità che resistano. Sulla piattaforma MATLAB, il team MHKiT raccoglie molti dati, come l’altezza delle onde, la velocità attuale e la temperatura dell’acqua, raccolti da una troupe di boe gestite dal Coastal Data Information Program . Per prevedere meglio il tempo e i climi che la tecnologia energetica marina potrebbe affrontare in mare aperto, il team MHKiT ha aggiunto anche i dati storici sulle onde . Una volta completato, questo cosiddetto set di dati hindcast coprirà tutti gli Stati Uniti.
A soli quattro anni, MHKiT è già uno strumento popolare, scaricato oltre 4.000 volte (sebbene alcuni di questi download siano clienti abituali che tornano per di più). Successivamente, il team di sviluppo del toolkit prevede di integrare ancora più dati e funzionalità per tenere conto dei sistemi energetici ibridi, come quelli che accoppiano turbine eoliche galleggianti o pannelli solari con dispositivi energetici marini, e per tecnologie di nicchia più piccole utilizzate per alimentare la blue economy. Questi includono droni marini senza pilota per l’esplorazione oceanica o dispositivi di desalinizzazione alimentati dalle onde per produrre acqua potabile pulita in località remote o per supportare i soccorsi in caso di calamità. Più MHKiT diventa robusto, più velocemente l’industria dell’energia marina può raggiungere la commercializzazione e cambiare quei titoli speculativi in affermazioni definitive, come “L’energia marina è finalmente arrivata”. La carenza di combustibili fossili sta accrescendo la necessità di alternative rinnovabili come l’energia delle onde:
Una combinazione di fattori sta spingendo al rialzo i prezzi di petrolio, gas e carbone, portando a una crisi energetica globale. La ripresa del mondo da COVID-19 ha alimentato la domanda di energia, ma le forniture hanno vacillato. Tra le cause vi sono la minore produzione di carbone in Cina, i bassi investimenti nella produzione di petrolio negli Stati Uniti e il calo della produzione di gas in Europa . Ci sono stati anche colli di bottiglia nel trasporto globale. Ora il conflitto in Ucraina sta spingendo i prezzi del petrolio a nuovi massimi a causa dei timori di interruzione dell’offerta. In questo contesto, l’affidabilità dell’energia delle onde è una grande attrazione. Mentre l’energia eolica e solare sono imprevedibili, le onde sono frequenti in modo affidabile e ospitano più energia rispetto ad altre fonti rinnovabili.
Ci sono indubbiamente sfide per sfruttare questa energia rinnovabile. La costruzione e il funzionamento di impianti di energia del moto ondoso è generalmente costoso. Cavi, turbine e altre infrastrutture potrebbero potenzialmente danneggiare la vita marina. E poiché le piante dipendono da località costiere, potrebbero non essere in grado di sostenere intere popolazioni. L’energia oceanica non è attualmente sulla buona strada per fare la sua parte nell’aiutare il mondo a raggiungere la neutralità del carbonio entro il 2050, afferma l’Agenzia internazionale per l’energia (IEA) nel suo rapporto sul monitoraggio dell’energia oceanica . Per raggiungere questo obiettivo, la produzione di energia oceanica deve crescere in media del 33% all’anno tra il 2020 e il 2030. “Le tecnologie marine hanno un grande potenziale, ma è necessario un sostegno politico aggiuntivo per la ricerca, lo sviluppo e la dimostrazione dell’energia”, afferma l’IEA.
