L’energia marina è una fonte rinnovabile che sfrutta la forza e il movimento naturale delle acque del pianeta — onde, maree, correnti e differenze di temperatura — per produrre elettricità in modo sostenibile. A differenza di altre fonti rinnovabili, come l’energia eolica o l’energia solare, essa trae origine da fenomeni costanti e prevedibili, rendendola una risorsa potenzialmente stabile e affidabile.
L’energia marina comprende diverse forme di sfruttamento: l’energia mareomotrice, che utilizza il movimento periodico delle maree; l’energia del moto ondoso, generata dal movimento delle onde superficiali; e l’energia dalle correnti marine, che sfrutta i flussi costanti d’acqua nelle profondità oceaniche. Un’altra forma interessante è la conversione dell’energia termica oceanica (OTEC), che trasforma in elettricità la differenza di temperatura tra le acque calde superficiali e quelle fredde profonde.
Nel suo insieme, l’energia marina rinnovabile (MRE, Marine Renewable Energy), nota anche come energia oceanica o energia marina e idrocinetica (MHK), comprende tutte le tecnologie volte a catturare e convertire l’energia presente negli oceani, nei mari e nei fiumi del mondo.
Grazie all’enorme estensione dei bacini marini e alla densità energetica dell’acqua, le risorse marine rappresentano un potenziale energetico vastissimo, ancora in gran parte inesplorato. Lo sviluppo di queste tecnologie può contribuire in modo significativo alla transizione energetica globale, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili e favorendo la decarbonizzazione dell’economia.
Tipologie di energia marina
Sebbene molte tecnologie siano ancora nelle prime fasi di ricerca e sviluppo, esiste oggi un’ampia varietà di sistemi in grado di trasformare il potenziale energetico del mare in elettricità, sfruttando il movimento dell’acqua, le differenze di temperatura e perfino le variazioni di salinità tra acque dolci e salate.
Le principali forme di energia marina rinnovabile possono essere classificate nelle seguenti categorie:
Energia del moto ondoso
energia del moto ondoso
L’energia delle onde rappresenta la forma più promettente di energia marina in termini di potenziale globale e la seconda in termini di maturità tecnologica. Poiché oltre il 70% della superficie terrestre è coperto da oceani, la quantità di energia cinetica disponibile nelle onde è immensa.
Gli impianti per lo sfruttamento del moto ondoso possono essere installati lungo la costa, dove l’energia delle onde è più concentrata, o in mare aperto, dove si ottengono rendimenti più elevati.
Le stime indicano che il potenziale tecnico globale dell’energia ondosa supera i 4000 TWh/anno, un valore superiore al consumo elettrico annuo dell’intera Unione Europea (circa 3000 TWh).
Le tecnologie utilizzate includono boe oscillanti, colonne d’acqua oscillanti (OWC) e dispositivi galleggianti lineari, che trasformano il movimento verticale e orizzontale delle onde in energia meccanica ed elettrica.
Energia mareomotrice
L’energia delle maree sfrutta le forze gravitazionali esercitate dalla Luna e dal Sole, che generano movimenti periodici delle masse d’acqua. A differenza del moto ondoso, questa forma di energia è estremamente prevedibile, poiché le maree seguono cicli astronomici regolari e non dipendono dalle condizioni meteorologiche.
Energia mareomotrice
Le centrali mareomotrici funzionano in modo simile alle dighe idroelettriche: l’acqua entra e fuoriesce attraverso turbine reversibili durante l’alta e la bassa marea, generando elettricità in entrambe le fasi.
Un’altra variante è rappresentata dalle turbine di corrente di marea, simili alle turbine eoliche, ma installate sul fondo marino. Grazie alla maggiore densità dell’acqua (832 volte superiore a quella dell’aria), queste turbine possono estrarre molta più energia pur avendo pale di dimensioni ridotte.
In Europa diversi progetti pilota, soprattutto nel Regno Unito, in Francia e nei Paesi nordici, stanno già gettando le basi per una futura produzione commerciale su larga scala.
Energia dalle correnti marine
Le correnti oceaniche e costiere, come la Corrente del Golfo, rappresentano un’altra fonte di energia marina altamente prevedibile. Esse derivano da differenze di temperatura, salinità e rotazione terrestre, e fluiscono in modo continuo per tutto l’anno.
Le turbine idrocinetiche immerse in queste correnti trasformano il movimento dell’acqua in elettricità, sfruttando una risorsa che, a differenza del vento o del sole, non presenta intermittenze significative.
Questa tecnologia, sebbene ancora in fase di sperimentazione, potrebbe fornire energia costante alle regioni costiere, con un impatto visivo e ambientale minimo.
Energia termica oceanica (OTEC)
Gli impianti OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) sfruttano la differenza di temperatura tra le acque calde superficiali e quelle fredde profonde per produrre un flusso costante di energia.
Questa tecnologia è particolarmente adatta ai climi tropicali, dove la differenza termica tra superficie e profondità supera regolarmente i 20 °C.
Oltre a generare elettricità, gli impianti OTEC possono essere utilizzati per desalinizzare l’acqua di mare e produrre acqua potabile, un vantaggio cruciale per molte isole e regioni costiere che dipendono da fonti idriche limitate e da combustibili fossili importati.
Si tratta dunque di una soluzione integrata che favorisce la decarbonizzazione e la sostenibilità energetica delle comunità insulari.
Energia osmotica
L’energia osmotica, o energia dal gradiente salino, sfrutta la differenza di concentrazione di salinità tra acqua dolce e acqua marina — per esempio, nei delta fluviali e nei fiordi.
Questa fonte è disponibile 24 ore su 24 e può quindi fungere da integrazione stabile ad altre fonti rinnovabili intermittenti.
Il principio fisico alla base è quello dell’osmosi inversa: quando due soluzioni con concentrazioni diverse sono separate da una membrana semipermeabile, l’acqua tende a fluire dalla soluzione meno salina a quella più salata, generando una differenza di pressione che può essere convertita in energia elettrica.
Tra le tecnologie più promettenti figura l’elettrodialisi inversa (RED), che impiega membrane a scambio ionico disposte in sequenza alternata per generare elettricità.
Il potenziale è notevole: un metro cubo di acqua dolce può produrre la stessa quantità di energia che otterremmo da un metro cubo d’acqua che cade da un’altezza di 260 metri.
Energia dal gradiente di pressione e altre forme emergenti
Oltre alle tecnologie principali, la ricerca sta esplorando nuove forme di energia marina, come i sistemi ibridi che combinano onde e correnti, o il gradiente di pressione generato in profondità negli oceani. Queste soluzioni, ancora sperimentali, mirano a massimizzare il recupero energetico attraverso approcci modulari e flessibili, adatti a diverse condizioni ambientali.
Tecnologie di conversione e impianti
Le diverse forme di energia marina richiedono tecnologie di conversione specifiche, progettate per resistere alle condizioni estreme dell’ambiente marino — corrosione, pressione, turbolenze e incrostazioni biologiche.
Negli ultimi anni, i progressi nei materiali e nell’ingegneria hanno reso possibili soluzioni più efficienti, affidabili e modulari, adatte a essere integrate nei sistemi energetici costieri o insulari.
Le principali tecnologie possono essere suddivise in base alla fonte di energia marina utilizzata.
-
Dispositivi per l’energia del moto ondoso
tipi di energia marina
I sistemi che sfruttano il moto ondoso sono tra i più vari dal punto di vista progettuale. La loro funzione principale è trasformare il movimento oscillatorio delle onde in energia meccanica, successivamente convertita in energia elettrica attraverso generatori o sistemi idraulici.
Le soluzioni più diffuse comprendono:
Colonne d’acqua oscillanti (OWC): strutture parzialmente sommerse in cui l’oscillazione delle onde comprime e decomprime una massa d’aria, azionando una turbina Wells collegata a un generatore.
Boe oscillanti: galleggianti ancorati che si muovono verticalmente con il moto ondoso, convertendo il movimento meccanico in energia elettrica mediante sistemi idraulici o lineari.
Convertitori ad assorbimento lineare (come i sistemi Pelamis): dispositivi articolati che galleggiano sulla superficie del mare e generano energia attraverso il movimento relativo dei loro segmenti.
Sistemi a galleggiante o terminatori costieri, installati lungo la linea di costa, dove l’energia delle onde è più concentrata.
L’efficienza di questi impianti dipende fortemente dall’intensità delle onde e dalla loro frequenza, motivo per cui le aree atlantiche e pacifiche settentrionali risultano tra le più favorevoli.
-
Turbine mareomotrici e impianti a bacino
Per sfruttare l’energia delle maree, si utilizzano principalmente due approcci tecnologici:
-Centrali mareomotrici a bacino: simili alle dighe, funzionano grazie a sbarramenti o bacini artificiali che trattengono l’acqua durante l’alta marea e la rilasciano nella fase di riflusso, azionando turbine reversibili.
-Turbine di corrente di marea: posizionate sul fondo marino o ancorate a strutture galleggianti, sfruttano la velocità del flusso di marea per azionare un rotore collegato a un generatore.
Grazie alla loro prevedibilità e alla densità dell’acqua, queste turbine possono produrre energia anche con flussi relativamente lenti, e l’assenza di impatti visivi le rende ideali per installazioni offshore.
Progetti di rilievo sono attivi nel Regno Unito (Pentland Firth), in Francia (Rance) e in Canada (Bay of Fundy).
-
Sistemi per l’energia dalle correnti oceaniche
Le correnti marine vengono sfruttate attraverso turbine idrocinetiche simili a quelle utilizzate per le maree, ma progettate per funzionare a profondità maggiori.
In alcuni casi vengono impiegati rotori ad asse orizzontale o verticale, ottimizzati per massimizzare la resa in ambienti ad alta pressione e bassa velocità del flusso.
Questi dispositivi sono generalmente ancorati a strutture galleggianti o a pali telescopici che consentono una facile manutenzione.
Tra i vantaggi principali di questa tecnologia figurano la continuità di funzionamento e la bassa variabilità stagionale del flusso marino, che garantiscono una fornitura energetica costante.
-
Impianti OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion)
impianti OTEC
Gli impianti OTEC si basano su un ciclo termodinamico chiuso o aperto, che utilizza la differenza di temperatura tra acque superficiali calde (circa 25–30 °C) e acque profonde fredde (4–5 °C).
Nel ciclo chiuso, un fluido di lavoro a basso punto di ebollizione (come l’ammoniaca) evapora a contatto con l’acqua calda superficiale e, espandendosi, aziona una turbina collegata a un generatore.
Il vapore viene poi condensato con l’acqua fredda pompata dal fondo oceanico e riciclato nel sistema.
Nel ciclo aperto, invece, l’acqua di mare stessa viene utilizzata come fluido di lavoro, producendo contemporaneamente elettricità e acqua dolce desalinizzata.
Gli impianti OTEC offrono una produzione continua e stabile, ideale per i paesi tropicali e le isole oceaniche, dove rappresentano una via concreta per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.
-
Sistemi a gradiente salino e osmotico
Le tecnologie che sfruttano il gradiente di salinità tra acqua dolce e acqua marina si basano su due approcci principali:
Osmosi a pressione ritardata
Osmosi a pressione ritardata (PRO, Pressure Retarded Osmosis): l’acqua dolce attraversa una membrana semipermeabile verso l’acqua salata, generando una pressione che può azionare una turbina idraulica.
Elettrodialisi inversa (RED): l’acqua dolce e quella salata vengono fatte passare attraverso membrane a scambio ionico che alternano anioni e cationi, generando una differenza di potenziale elettrico.
Questi sistemi sono particolarmente promettenti nei delta fluviali e nei fiordi, dove l’acqua dolce incontra naturalmente quella salata, offrendo una fonte energetica prevedibile, continua e a basso impatto ambientale.
-
Tecnologie ibride e impianti integrati
Le ricerche più recenti mirano a sviluppare sistemi ibridi, capaci di combinare più forme di energia marina — ad esempio onde e correnti, o OTEC e osmosi — per massimizzare l’efficienza e la continuità della produzione.
Questi impianti, spesso integrati con pannelli solari fotovoltaici galleggianti o mini turbine eoliche, rappresentano un’evoluzione verso piattaforme energetiche multifunzionali, pensate per il futuro delle smart islands e delle infrastrutture offshore sostenibili.
Vantaggi dell’energia marina
L’energia marina rappresenta una delle frontiere più promettenti della transizione energetica, grazie al suo enorme potenziale e alla possibilità di fornire una fonte rinnovabile, prevedibile e sostenibile. Tuttavia, come tutte le tecnologie emergenti, presenta sfide tecniche, economiche e ambientali che ne limitano ancora la diffusione su larga scala.
Risorsa abbondante e rinnovabile
Gli oceani coprono circa il 71% della superficie terrestre, rendendo il mare una riserva energetica praticamente inesauribile. Il moto delle onde, le maree e le correnti sono fenomeni naturali e ciclici, che non dipendono dall’esaurimento di combustibili fossili né dalle fluttuazioni meteorologiche più imprevedibili.
Prevedibilità e continuità
A differenza dell’energia solare ed eolica, l’energia marina — in particolare quella mareomotrice e delle correnti — è altamente prevedibile. I cicli delle maree sono determinati con precisione astronomica, permettendo una programmazione affidabile della produzione elettrica e una stabilità della rete.
Alta densità energetica
L’acqua è 832 volte più densa dell’aria, e ciò significa che le turbine marine possono generare più energia a parità di dimensioni rispetto alle turbine eoliche. Questa caratteristica consente una maggiore resa energetica con impianti di dimensioni contenute.
Impatto visivo ridotto
La maggior parte delle tecnologie marine è installata sott’acqua o al largo delle coste, con un impatto estetico minimo rispetto ai parchi eolici o solari. Ciò le rende particolarmente adatte a contesti turistici o paesaggisticamente sensibili.
Contributo alla decarbonizzazione e allo sviluppo locale
Lo sfruttamento dell’energia marina può favorire la decarbonizzazione dei sistemi energetici costieri e insulari, riducendo la dipendenza da combustibili fossili importati. Inoltre, la creazione di impianti e infrastrutture offshore genera nuove opportunità occupazionali e di ricerca in ambito ingegneristico, ambientale e marittimo.
Sinergia con altre energie rinnovabili
Gli impianti marini possono essere integrati con tecnologie fotovoltaiche o eoliche, creando piattaforme energetiche ibride in grado di fornire elettricità in modo più costante e flessibile nel tempo.
Limiti e sfide dell’energia marina
Costi di investimento e manutenzione elevati
Gli impianti marini devono resistere a condizioni ambientali estreme: pressione elevata, corrosione salina, moto ondoso e incrostazioni biologiche. Questo comporta costi iniziali significativi e spese di manutenzione complesse, che attualmente limitano la competitività economica rispetto ad altre fonti rinnovabili più mature.
Sfide tecnologiche e maturità limitata
Molte tecnologie — in particolare quelle legate al moto ondoso e all’energia osmotica — sono ancora in fase sperimentale o dimostrativa. Occorre proseguire con la standardizzazione dei sistemi, il miglioramento dell’affidabilità e la riduzione dei costi di conversione.
Impatto ambientale e interazione con gli ecosistemi marini
Sebbene l’energia marina sia considerata pulita, l’installazione di turbine e barriere può alterare correnti locali, sedimenti e habitat sottomarini. Inoltre, le emissioni acustiche e le vibrazioni meccaniche possono influenzare la fauna marina, in particolare i cetacei e i pesci migratori.
Per questo motivo, ogni progetto deve essere accompagnato da accurati studi di impatto ambientale e da monitoraggi continui.
Limitazioni geografiche
Non tutte le regioni del mondo presentano condizioni ottimali per lo sfruttamento dell’energia marina. Le aree con maree forti, onde consistenti o differenze termiche marcate sono relativamente limitate e spesso lontane dalle principali zone di consumo energetico.
Infrastrutture e connessioni alla rete
Gli impianti offshore richiedono cavi sottomarini e sistemi di trasmissione elettrica specifici, la cui installazione e manutenzione comportano ulteriori costi. L’integrazione con la rete elettrica terrestre resta quindi una sfida logistica e tecnica importante.
Prospettive di miglioramento
Nonostante queste difficoltà, l’energia marina possiede un enorme margine di crescita. I progressi nella robotica subacquea, nei materiali compositi anticorrosione e nelle tecniche di manutenzione automatizzata stanno già riducendo i costi operativi.
Inoltre, l’aumento delle collaborazioni internazionali e degli incentivi alla ricerca potrebbe accelerare il passaggio da impianti pilota a una produzione su scala industriale, rendendo l’energia marina un pilastro fondamentale del mix energetico del futuro.
Applicazioni dell’energia marina
Le applicazioni dell’energia marina si stanno ampliando rapidamente grazie all’evoluzione delle tecnologie di conversione e alla crescente domanda di soluzioni energetiche sostenibili. Attualmente, l’energia ricavata dal mare viene impiegata principalmente per la produzione di elettricità destinata alla rete nazionale, ma trova spazio anche in progetti sperimentali e applicazioni locali in aree costiere o insulari.
Tra le applicazioni dell’energia marina più diffuse troviamo:
Impianti mareomotrici, che sfruttano il dislivello delle maree per alimentare turbine e generare energia elettrica. Esempi significativi sono le centrali di La Rance in Francia e di Sihwa in Corea del Sud.
Dispositivi per il moto ondoso, in grado di convertire il movimento verticale e orizzontale delle onde in energia meccanica o elettrica. Tali sistemi possono essere installati al largo o vicino alla costa, e alcuni progetti pilota stanno già dimostrando buoni livelli di efficienza.
Turbine sottomarine, collocate in zone con forti correnti marine o fluviali, capaci di produrre energia in modo costante e prevedibile.
Sistemi di conversione termica oceanica (OTEC), che sfruttano il gradiente di temperatura tra la superficie e le profondità oceaniche per generare elettricità e, in alcuni casi, acqua dolce tramite condensazione.
Oltre alla produzione di energia elettrica, l’energia marina può contribuire anche ad altre attività: la desalinizzazione dell’acqua di mare, l’alimentazione di impianti offshore di acquacoltura e il rifornimento energetico di isole o piattaforme marine non collegate alla rete elettrica tradizionale.
Prospettive future
Le prospettive future dell’energia marina sono estremamente promettenti. Secondo le stime dell’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA), il potenziale tecnico complessivo delle risorse oceaniche potrebbe coprire una parte significativa del fabbisogno energetico mondiale. Tuttavia, per raggiungere questo obiettivo sarà necessario ridurre i costi di installazione e manutenzione, migliorare l’affidabilità dei dispositivi e minimizzare l’impatto ambientale sugli ecosistemi marini.
Nel lungo periodo, l’integrazione dell’energia marina con altre fonti rinnovabili – come il solare e l’eolico – potrà favorire la creazione di sistemi energetici ibridi e decentralizzati, capaci di garantire una fornitura stabile e continua. Con politiche di sostegno, investimenti mirati e una cooperazione internazionale più stretta, l’energia marina potrà diventare uno dei pilastri della transizione energetica globale.
