Mentre il settore dell'energia oceanica è ancora in una fase iniziale di sviluppo, un nuovo rapporto analizza dieci future tecnologie emergenti per generare energia dalle maree e dalle onde oceaniche.

Un approccio di sistemi integrati è necessario per la loro commercializzazione di successo.

Ci vuole ancora un livello di fantasia quasi fantascientifica per immaginare che possiamo usare il movimento permanente degli oceani per alimentare le nostre città e le nostre case.

Ancora, tali idee sono su scrivanie di design, passando attraverso dimostrazioni di fattibilità, verso un possibile successo commerciale.

Il passaggio a tecnologie energetiche oceaniche economicamente sostenibili è un enorme passo avanti verso la decarbonizzazione e la crescita dell'economia blu in molte aree costiere.

Con soli 17 MW rispetto ai 15,8 GW di capacità operativa eolica offshore installata nelle acque europee, per lo più come progetti precommerciali dimostrativi o inediti, ogni soluzione tecnologica proposta per colmare il divario tra la fase di ricerca e sviluppo e la commercializzazione di dispositivi per l'energia oceanica può essere vista per il momento come una futura tecnologia emergente.

Nell'ambito del progetto Low Carbon Energy Observatory (LCEO) interno della Commissione europea, il Centro comune di ricerca (JRC) sta sviluppando un inventario delle future tecnologie emergenti rilevanti per l'approvvigionamento energetico.

30 esperti dell'energia oceanica hanno analizzato le esigenze del settore, e il tipo di innovazioni per colmare il divario con il mercato.

Il nuovo rapporto, Tecnologie emergenti future per il settore dell'energia oceanica:innovazione e punto di svolta offrono ai responsabili politici e a tutte le altre parti interessate dell'energia oceanica una serie di innovazioni che possono portare l'energia oceanica sul mercato, ma ha ancora bisogno di ulteriore ricerca e sviluppo, sostenuto da privati, finanziamenti nazionali o europei, e ciò contribuirebbe a mantenere la leadership europea in questo settore emergente.

Gli esperti descrivono lo stato di avanzamento di ciascuna famiglia tecnologica, vantaggi, limiti tecnologici, così come il loro livello di prontezza tecnologica.

Settore emergente pieno di idee

In Europa è stata sviluppata una grande varietà di concetti per la conversione dell'energia oceanica, con più di 200 diversi dispositivi proposti.

Gli esperti parlano di dieci famiglie di tecnologie energetiche oceaniche, che raggruppano convertitori di onde o maree, sottosistemi e componenti caratterizzati da un principio di funzionamento o di progettazione comune.

Energia delle maree

In termini di velocità di sviluppo, la prima generazione di convertitori di energia mareomotrice è a capo del gruppo.

Hanno raggiunto la fase pre-commerciale con una capacità installata totale di circa 12 MW in Europa e la velocità di sviluppo è media, con dispositivi che hanno raggiunto la maturità dopo oltre 10 anni di ricerca e sviluppo.

I dispositivi di marea galleggianti non richiedono sistemi di fondazione pesanti e costosi.

La velocità di sviluppo della tecnologia è medio/veloce (cioè tra meno di 5 e 15 anni), con alcune piattaforme di marea galleggianti già in avanzata fase di sviluppo.

I convertitori di energia mareomotrice di terza generazione estraggono energia da un flusso di marea o da un flusso d'acqua utilizzando le vele, aquiloni, o simulando il movimento del pesce che nuota.

La velocità di sviluppo è medio/veloce, ed è influenzato dallo sviluppo dei materiali e della tecnologia ausiliaria.

Energia delle onde

Per quanto riguarda l'energia delle onde, la ricerca risale a 40 anni.

La disponibilità di strutture di prova e nuovi strumenti di calcolo stanno rendendo la ricerca più accessibile e aprendo nuove opportunità che portano a un nuovo approccio alla prima generazione di concetti di energia delle onde.

Il progresso dell'intelligenza artificiale e degli algoritmi di apprendimento offre l'opportunità di sviluppare progetti più efficienti.

La velocità di sviluppo è nella fascia medio-bassa.

Nuovi concetti di energia delle onde sfruttano la flessibilità del materiale e le velocità orbitali delle particelle d'acqua per convertire la potenza delle onde in elettricità.

Sono caratterizzati da una generale semplicità di progettazione rispetto ai dispositivi a energia ondosa di prima generazione.

Eppure sono alle prime fasi di sviluppo, con nessun dispositivo installato in mare reale e la potenza massima per il dispositivo ancora da identificare.

Innovativa presa di forza per l'energia delle maree e delle onde

Questo grande gruppo di approcci diversi su come estrarre energia dall'oceano e convertirla in elettricità offre molte possibilità per l'innovazione e per sbloccare il potenziale dell'energia oceanica in Europa.

Guida diretta, i sistemi idraulici e inerziali sono più avanzati.

I sistemi meccanici possono essere a un ritmo relativamente veloce, mentre gli elastomeri dielettrici offrono una rapida velocità di sviluppo ma richiedono più ricerca e sviluppo.

Ulteriori informazioni su questi concetti sono disponibili attraverso il progetto Marinet 2 P Horizon 2020, il programma Wave Energy Scotland e l'elenco delle tecnologie per l'energia delle onde e delle maree del Centro europeo per l'energia marina.

Conclusioni e raccomandazioni per ulteriori lavori

È necessario un approccio di sistemi integrati per sviluppare sistemi energetici marini di successo; pertanto si raccomanda la collaborazione con l'industria e l'impegno con i produttori di apparecchiature originali fin dalle prime fasi di sviluppo.

Le capacità ei requisiti del sistema dovrebbero essere adeguatamente definiti e resi trasparenti per aumentare l'efficacia dello sviluppo futuro delle tecnologie emergenti e l'applicabilità alle tecnologie energetiche oceaniche.

La trasferibilità di soluzioni da altri settori, così come lo sviluppo di nuove tecnologie e materiali potrebbe avere un impatto significativo sulla velocità di sviluppo delle future tecnologie emergenti per l'energia oceanica.

L'impatto delle future tecnologie emergenti dovrebbe essere inserito nel contesto delle priorità per il settore dell'energia oceanica individuate attraverso la Ocean Energy Roadmap e il SET-Plan Implementation Plan.

È necessaria un'ulteriore analisi per stabilire le priorità quali opzioni potrebbero avere il maggiore impatto sul settore nel raggiungimento degli obiettivi a breve termine (obiettivi 2025) e delle ambizioni a lungo termine (100 GW di capacità installata entro il 2050).

Questo rapporto raccoglie i risultati di un workshop internazionale sulle tecnologie energetiche emergenti tenutosi a marzo 2019.