Energia sostenibile dalla talassotermia

Sfruttare il calore contenuto nei mari e negli oceani per produrre elettricità da fonti rinnovabili con minimo impatto ambientale: l’OTEC è una realtà tecnologica che potrebbe presto diventare un business interessante.

Pressoché privo di risorse energetiche, il Giappone è una delle nazioni all’avanguardia nella ricerca e sviluppo delle tecnologie sostenibili: ad esempio, è la prima nazione al mondo per diffusione di celle a combustibile per uso domestico ed è ai vertici nella produzione, distribuzione e consumo di idrogeno ottenuto da fonti rinnovabili.

Fra queste, l’OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) è senz’altro la più avveniristica: consiste nello sfruttamento del differenziale termico naturale fra la superficie e gli abissi oceanici – che nelle zone tropicali può raggiungere 24 °C a 1.000 m di profondità – per la produzione di elettricità mediante turbine a vapore.

Il principio di funzionamento è simile a quello delle centrali termoelettriche, ma le contenute temperature in gioco rendono necessario utilizzare un fluido diverso dall’acqua, in grado di operare il passaggio di stato – da liquido a gassoso, per azionare le turbine – e viceversa – per rendere ciclico il processo.

Un progetto sperimentale

La tecnologia OTEC è molto promettente soprattutto per il suo bassissimo impatto ambientale. Secondo la New Energy and Industrial Technology Development Organization del governo giapponese, la capacità totale installata di OTEC in tutto il mondo potrebbe superare 8.000 MW entro il 2050, fornendo energia pulita e a basso costo a popolazioni e attività insediate lungo le coste.

Il “Progetto dimostrativo sull’utilizzo della produzione di energia per l’uso avanzato delle acque oceaniche profonde”, ad esempio, ha già prodotto esiti interessanti come l’OTEC Demonstration Facility, gestita da Xenesys in joint venture con IHI Plant Construction e Yokogawa Solutions.

Realizzato dalla Prefettura di Okinawa, l’impianto dimostrativo è situato nel Deep Sea Water Research Center dell’isola di Kume e ne sfrutta il clima subtropicale, che massimizza la differenza di temperatura fra la superficie e le profondità dell’Oceano Pacifico.

Benjamin Martin – cortesia Okinawa Prefecture Industrial Policy Division
L'IMPIANTO DIMOSTRATIVO
La potenza massima dell’OTEC Demonstration Facility è pari a 100 kW. Attualmente l’energia prodotta alimenta il centro di ricerca sulla pesca, per studiare e innovare la tecnologia e per sviluppare le sue potenzialità. In prospettiva la desalinizzazione dell’acqua di mare potrebbe essere uno dei principali impieghi dell’energia prodotta, per l’uso in agricoltura, acquacoltura e altre applicazioni industriali. Le informazioni acquisite saranno utili per migliorare la progettazione di impianti alla scala commerciale.
COME FUNZIONA
La produzione di energia è affidata a un ciclo termodinamico che attualmente utilizza R134A come fluido di lavoro, ma i ricercatori concordano sull’uso dell’ammoniaca (NH3) per le future applicazioni. Immesso nell’evaporatore, per effetto della temperatura dell’acqua di mare in superficie (normalmente 25/30 °C) il fluido passa allo stato gassoso e aziona la turbina che genera elettricità. Quindi il fluido passa nel condensatore, tornando allo stato liquido a causa della temperatura dell’acqua (5/7 °C) alla profondità di 600/1.000 m. Il sistema di pompaggio solleva il fluido verso l’evaporatore per ricominciare il ciclo.

Credits: Xenesys Inc.
PROSPETTIVE DI SVILUPPO
Credits: Xenesys Inc.

I test condotti hanno confermato sia la stabilità del funzionamento, sia la controllabilità del processo. I ricercatori dell’OTEC Demonstration Facility sono attualmente concentrati sulla riduzione dei costi dei componenti e sul miglioramento dell’efficienza, con l’obiettivo di adattare la tecnologia agli scopi commerciali. Il monitoraggio dell’impianto sperimentale permette anche la misurazione dei parametri correlati ai cambiamenti meteorologici e climatici, anche in vista dell’opportunità di installare centrali elettriche offshore per lo sfruttamento commerciale della tecnologia.

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