Gli attuali sviluppi dei progetti per sfruttare l'energia delle maree

Si parla molto sulla possibilità di ottenere energia dalle maree o dalle correnti marine. In effetti le correnti marine sarebbero una soluzione teoricamente intelligente, fosse solo per la loro continuità, qualità in cui non brillano le principali energie rinnovabili note (vento e soprattutto sole).

Per le maree qualcosa è già stato fatto e ci sono diversi progetti. Gli impianti che sfruttano questa fonte di energia sono ancora pochi: il più noto è in Francia, 240 Mw installati in cui il cui costo dell'energia si attesterebbe sui 18 centesimi di Euro al Kw: per le energie rinnovabili, in cui questo valore è ancora molto caro, si tratta di un risultato eccezionale. Situato sull'estuario del fiume Rance, accanto alla nota cittadina bretone di Saint Malo, sfrutta l'energia di una delle zone più famose per le maree, lungo la Manica, dal lontano 1966 e produce 16 miliardi di kilowattora all'anno.

Ho delle notizie su una piccola turbina costruita nel Mar Bianco, ispirata alla centrale francese, che però, almeno negli anni 60 e 70, ha funzionato saltuariamente e, siccome ha bloccato gli scambi fra una insenatura ed il  mare aperto, ha provocato gravi danni ambientali. 

La ricerca si è rivolta soprattutto a zone caratterizzate da forti maree che hanno appunto una certa regolarità di flusso e consentono dunque una migliore prevedibilità sulla quantità di energia prodotta. Il target più interessante sono dei golfi delimitati da canali lungo i quali i moti mareali convogliano grandi quantità di acqua che scorre quindi a velocità interessanti.

Rispetto al modello francese (e a quello russo), la concezione degli impianti di questo tipo è molto cambiata: se a Saint Malo le turbine sono collocati su un ponte, nei nuovi progetti verrebbero poste sul fondo dei canali. Purtroppo siamo al limite delle tecnologie attualmente disponibili: ovviamente i luoghi ideali per impiantarle sono tratti di mare in cui le correnti mareali sono veloci, un ambiente però completamente diverso a quello ideale per lavorare.

Troviamo una turbina di questo tipo ad Annapolis, lungo la costa atlantica del Canada. L'impianto, gestito dalla Nova Scotia Power (una compagnia molto attiva nelle energie rinnovabili) ha fatto seguito ad una piccola installazione sperimentale da 20 MW costruita negli anni 80 ed ha una potenza installata di 1 Mw. Posizionata nel novembre 2009, attualmente risulta ferma per un problema ancora non perfettamente individuato, la cui ipotesi più probabile pare un danneggiamento del rotore.

Dall'altra parte del continente, il Puget Sound, il grande golfo della costa pacifica nordamericana al confine fra gli USA e il Canada, con i suoi tanti stretti che lo collegano all'oceano Pacifico, è interessato da diversi progetti in materia.

Una compagnia elettrica, la Tacoma Power, ha studiato negli anni passati un sistema che di energia ne produrrebbe eccome, però a causa dei limiti tecnologici l'impianto risultava attuale antieconomico e difficilmente fattibile. In effetti questa ed altre società avevano chiesto delle concessioni per la costruzione di impianti simili, concessioni che però sono per la maggior parte scadute senza avere un seguito.

Quindi allo stato attuale ci sono molte idee ma poche realizzazioni concrete. Inoltre, se 40 anni fa l'ambiente non era molto tenuto in considerazione, attualmente la situazione è per fortuna cambiata.

Il Puget Sound è un modello importante da questo punto di vista: lungo la costa canadese sono in corso ampi programmi di ripopolamento che hanno oggetto diverse specie considerate “minacciate” da estinzione, come l'ormai raro Salmone Chinook. Altra questione riguarda gli eventuali effetti sulla dinamica e sulle popolazioni di cetacei locali che nella zona si stanno riprendendo bene (almeno le specie sopravvissute!) dalla strage degli ultimi secoli (lì i giapponesi non arrivano): in particolare ci si domanda quanto le emissioni acustiche possono interferire con gli animali e la loro capacità (e necessità) di udire i suoni (in altre parole: le turbine possono provocare un rumore di fondo disturbante per i cetacei?). Al di là delle balena che comunicano a distanza tramite suoni (e quindi le turbine potrebbero ostacolarne l'ascolto) destano preoccupazione soprattutto le possibili ripercusioni per i cetacei dotati di ecolocazione: la ricerca in particolare si focalizza sui ripetuti passaggi di alcuni branchi di orche.

Dopo un forte interesse fino a qualche anno fa, attualmente la situazione sembrerebbe molto più calma: la produzione di studi in materia sul Puget Sound, intensa tra il 2002 e il 2008, oggi lo è molto meno. Apparentemente, quindi, tra il fiasco della Tacoma Power e le obiezioni dal punto di vista ambientale, gli operatori si sarebbero scoraggiati. Invece forse siamo ad una svolta: la Marina degli Stati Uniti vorrebbe installare un sistema del genere per l'alimentazione di un sua base che si affaccia giusto sul Puget Sound. Costituito da 6 turbine da 40 kW cadauna, questa centrale – per la quale il Congresso degli USA ha stanziato oltre 5 milioni di dollari – dovrebbe entrare in servizio nel 2012. Un particolare importante per l'ambiente è che il meccanismo di lubrificazione del rotore utilizzerà l'acqua marina e non un lubrificante di sintesi o derivato dal petrolio.

È in fase di avvio anche l'installazione di un secondo sito, civile e non militare, ad opera dello Snohomish County Public Utility District. Costituito da due rotori alti una quindicina di metri che ospitano ciascuno una turbina da 600 Kw è quindi più simile nella concezione a quello della Nuova Scozia (anche il fornitore delle turbine è lo stesso, la Openhydro.

Entrambe le centrali verranno collocate sul fondo di alcuni degli stretti che collegano l'Oceano Pacifico con il Puget Sound, dove le correnti di marea sono piuttosto forti.

Se i progetti avranno un risultato soddisfacente, è possibile che verranno realizzati altri impianti del genere lungo tutta la costa pacifica tra l'Alaska e lo stato di Washington.

L'energia delle maree non potrà certamente da sola risolvere i problemi energetici del pianeta a scala globale, ma in ristrette aree potrebbe davvero fornire una buona soluzione, consentendo autonomia energetica a comunità che si affacciano su tratti di mare adatti allo scopo.

L'eccezionale livello marino registrato nella East Coast americana dell'estate 2009: un concorso di più cause

Il livello dei mari non è come si pensa comunemente una superficie piatta: ci sono delle zone in cui la superficie è molto più alta a causa di giochi di corrente che accumulano in una determinata area più acqua. Anche venti, maree e campo gravitazionale terrestre fanno la loro parte. A largo del Nordamerica esiste un'area in cui la superfice oceanica è molto più alta rispetto allo zero altimetrico. Anche per questo la costa atlantica degli Stati Uniti mostra delle variazioni del livello marino abbastanza continue e complesse, dovute ad una vasta gamma di fattori che si sommano agli effetti delle maree: venti che spingono a seconda della direzione sulla costa o verso il largo ingenti masse d'acqua, Corrente del Golfo, modifiche della temperatura della colonna d'acqua e uragani. Naturalmente le conseguenze maggiori le patiscono le aree costiere pianeggianti.

Accade spesso che per qualche giorno il livello marino si alzi un po' e, proprio per questo la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Agency), che è un po' la NASA dell'atmosfera, emette periodicamente un bollettino in cui notifica le previsioni sull'andamento del livello del mare. La cosa è piuttosto complessa non solo perchè l'estensione latitudinale della costa atantica statunitense è vasta, ma anche perchè circostanze locali come morfologia e orientazione delle coste possono modificare pesantemente l'intensità dei cambiamenti a pochi kilometri di distanza.

L'estate del 2009 passerò alla storia della East Coast per un persistente incremento di 60 centimetri del livello del mare. Gli americani hanno tempestato la NOAA di telefonate ed E-mail su spiagge sparite, problemi di approdi per le imbarcazioni da diporto e anche alcuni allagamenti nelle aree costiere, come nel caso visibile nella fotografia, scattata a Silver Spring, nel Maryland.
La seconda immagine illustra quelle che erano le previsioni ordinarie per effetti mareali, assolutamente sottostimate rispetto a quanto accaduto. Il problema è stato analizzato da scienziati preoccupati e soprattutto molto stupefatti, ma alla fine le cose sono state messe in chiaro, come dimostra il rapporto della NOOA “Elevated East coast sea level anomaly: june – july 2009”.

Nella seconda metà di giugno si verifica sempre, per cause astronomiche, una delle maree più imponenti dell'anno. Però stavolta l'aumento del livello marino è stato molto forte e senza che ci fosse la contemporanea presenza di un uragano (la stagione degli uragani quest'anno è stata molto debole per fortuna e il passaggio degli uragani nei Caraibi provoca spesso un aumento del livello marino sulle coste atlantiche meridionali degli USA). Questo ha ovviamente stupito abitanti e frequentatori delle coste, abituati a correlare il fenomeno con questi eventi.
La NOOA ha diffuso allora un bollettino in cui si informava che “il livello marino si è elevato ben al di sopra ai valori previsti su tutta la costa atlantica degli Stati Uniti. Dal 19 al 24 giugno il mare è stato fra 10 e 60 centimetri superiore al normale. L'anomalia è continuata, anche se con livelli minori, in luglio. E' normale che questo possa succedere in piccole zone della costa orientale, ma stavolta copre tutta la costa”.
Pertanto il Centro per i Servizi e i Prodotti Oceanografici della NOAA rassicurava l'opinione pubblica sul continuo monitoraggio dell'evento, per fornire ulteriori informazioni sul suo andamento e sulle sue cause.

E' rapidamente diventato palese che all'eccezionalità dell'evento hanno contribuito diverse concause. Innanzitutto i venti: tutto è iniziato ai primi di maggio, quando 5 giorni di forti venti da NE spingeno le acque sulla costa, hanno provocato un aumento medio di 20 centimetri del livello marino. Un fenomeno che, unito alla marea, in Italia conosciamo molto bene perchè proprio il vento, stavolta da sud, è una delle cause principali dell'acqua alta a Venezia.
Poi, a seconda dell'orientazione della costa, i successivi venti da SW hanno provocato degli accumuli locali di masse d'acqua. Ai primi di giugno hanno ricominciato a soffiare i venti da nordest e quindi la situazione è tornata a peggiorare dappertutto.

All'effetto dei venti si è aggiunta una decisa diminuzione della pressione, che ha influenze molto forti sul livello marino: grossolanamente secondo la NOAA un millibar di pressione in più corrisponde a un millimetro di acqua in meno. La pressione alla fine di maggio cadde di 15 (!) millibar a Nantucket ed in altre località costiere e si è mantenuta piuttosto bassa per tutto Giugno.

Da ultimo ci si è messo pure un rallentamento della Corrente del Golfo, la quale però continuava ad essere alimentata da sud. Non sfogando le acque verso nord anche questo ha contribuito in maniera sensibile al fenomeno. Questo lo si è visto dalle misure del flusso della Corrente della Florida, una delle correnti che contribuiscono a formare la Corrente del Golfo, che nella zona di Miami si muove mediamente a velocità non trascurabili. E' evidente come un rallentamento della corrente a latitudini più settentrionali possa ripercuotersi gravemente sulla costa atlantica degli USA.

Quindi venti, correnti marine e pressione atmosferica hanno giocato un ruolo essenziale in questa vicenda e la NOAA alla fine è riuscita a risolvere questo rompicap, che è quindi il risultato di questa eccezionale contemporaneità di eventi.

Come spesso succede nella Scienza, la soluzione di un problema ne apre altri. In questo caso il dibattito verte sulla questione: “perchè la Corrente del Golfo ha rallentato per un paio di mesi lasua velocità? Dove? E che l'ha bloccata? Non è una discussione solo accademica: il blocco di questa grande arteria in cui scorre l'acqua degli oceani è alla base di periodi molto freddi e asciutti in Europa.