Energia a gradiente termico o talassotermica (OTEC), dal profondo del mare

Gli oceani si caratterizzano per delle forti escursioni termiche tra la superficie e le zone più in profondità, man mano che si scende verso i fondali. Lo sfruttamento di queste “correnti” termiche genera energia che si chiama, appunto, energia a gradiente termico o talassotermia. I nomi sono molti: è nota anche come energia mareotermica o con l’acronimo inglese OTEC, Ocean Thermal Energy Conversion.

Il mare è una fonte di energia rinnovabile realmente inesauribile e di alto potenziale. Tra le diverse forme di produzione energetica dal mare, vi è l’energia a gradiente salino o energia osmotica. Si tratta di un metodo che sfrutta la differenza di concentrazione di sale tra l’acqua di mare e l’acqua dolce, quindi luogo ideale per un impianto è presso la foce dei fiumi. Se adeguatamente gestito, l’impianto può generare quantità molto significative di energia, pari a un MW per ogni metro cubo di acqua dolce. Si potrebbe arrivare a soddisfare fino al 7% del fabbisogno mondiale. Il processo produttivo presenta, tuttavia, ancora numerose difficoltà di applicazione.

Il principio alla base dell’energia talassotermica

È noto che man mano che si scende nelle profondità marine aumenta la pressione, l’oscurità e … il freddo, soprattutto nei mari tropicali dove si registrano sbalzi di temperatura compresi tra i 29° e i 5° C. nel raggio di un km scendendo verso i fondali.

Questa “escursione” termica è utile da sfruttare come energia. Il primo ad averne intuito le potenzialità dell’energia a gradiente termico del mare è stato – già alla fine dell’800 – un fisico francese, Jacques Arsene d’Arsonoval.

Sono state sviluppate delle macchine termiche – vere e proprie centrali – in grado di sfruttare questa differenza termica per ottenere energia meccanica e da questa si produce quella elettrica.

Il meccanismo di una centrale talassotermica

Il principio sfruttato dalle centrali è concettualmente simile a quello di una centrale termoelettrica a vapore: si utilizza un ciclo chiuso nel quale si fa circolare fluido (es: ammoniaca e fluoro) in grado di evaporare alla temperatura dell’acqua di superficie (ipoteticamente di 25-28 °C); il vapore in pressione mette in moto una turbina e un generatore di elettricità (alternatore), quindi passa in un condensatore e torna allo stato liquido, raffreddato dall’acqua più fredda aspirata dal fondo (il cui gradiente termico si aggira intorno ai 6-7 °C).

Pro e contro dell’OTEC

Come per il mini eolico, l’efficienza dei sistemi a gradiente termico (o talassotermico), però, non è elevata (intorno al 5%), ma in realtà la quantità di energia termica accumulata nell’oceano è elevata e con questi sistemi è possibile ottenere enormi quantità di elettricità. Il limite più grande allo sviluppo degli impianti talassotermici (OTEC) è il costo elevato.

Le applicazioni del sistema a gradiente termico nel mondo

Le aree più idonee per i sistemi a gradiente termico, come si è specificato, sono quelle tropicali, in mari molto profondi e caldi, dove nello strato superficiale (100 m circa) la temperatura varia tra i 25 e i 30 °C, e oltre i 400 metri di profondità giungono le acque provenienti dai poli, a temperature di 0/4 °C.

La prima centrale di questo tipo è stata realizzata nel 1996 presso le isole Hawaii (Oahu), in seguito anche a Tahiti e a Bali: la potenza installata è di 250 kW, ma si ritiene sia possibile realizzare impianti di taglia nell’ordine di alcuni MW. Esperimenti precedenti sono stati svolti a Cuba e in Giappone, ma le centrali non erano in grado di sviluppare quantità di energia significativa.