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Eolico offshore flottante: di cosa si tratta e quali vantaggi genera

Hitachi Energy

Per poter uscire vincenti dalla lotta alle emissioni di CO2 e frenare il cambiamento climatico in atto è necessario invertire la rotta della filiera produttiva di ogni settore, con un particolare occhio di riguardo per quello energetico. Il settore energetico è, infatti, secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia, responsabile di oltre il 70% delle emissioni globali. Come porre, quindi, rimedio a questa situazione? Una soluzione determinante è sicuramente l’eolico flottante offshore (sul mare), che avrà un ruolo fondamentale in Italia e non solo.

Eolico offshore flottante: di cosa si tratta e quali vantaggi generaIndice:

Le soluzioni ci sono, ma devono essere sfruttate in maniera intelligente e tempestivamente. Non bastano più le pigre promesse degli Stati nell’ambito di organizzazioni e incontri internazionali, quali il G20 a la COP26. Nonostante si tratti di iniziative sfidanti, infatti, le azioni intraprese non sono abbastanza coraggiose per mettere al sicuro il futuro dei nostri figli e delle generazioni a venire.

E’ necessario ripensare la filiera, dalla generazione, alla distribuzione e trasmissione, implementando tecnologie e business model sempre più evoluti. In due parole, ciò su cui bisogna puntare sono energie rinnovabili e transizione. Questo cambio di prospettiva non serve solo ad arginare i futuri danni che dovremo affrontare a causa del cambiamento climatico, ma permetterà di far fronte all’incremento della domanda di energia elettrica che verrà da alcuni settori produttivi, nell’ottica di uno scenario futuro 100% carbon free.

Eolico offshore flottante: perché è importante per il futuro del sistema energetico

A differenza dei parchi eolici offshore tradizionali, installati e fissati al fondo del mare a profondità massime di 60 metri, le installazioni eoliche flottanti sono ancorate, non fissate, e resistono senza problemi alle difficili condizioni del mare aperto.

Il più grande parco eolico offshore del mondo è conosciuto con il nome di Dogger Bank Wind Farm e si trova nel Mare del Nord a una distanza di 130km dalla costa inglese della regione dello Yorkshire, dove le acque sono straordinariamente basse (tra i 20 m e i 35 m).

Questo parco eolico offshore è sviluppato in tre fasi: Dogger Bank A, B e C, per un totale di 600 turbine (200 turbine per fase). Ogni fase avrà una capacità di 1,2 GW e il sistema complessivo permetterà di generare 3,6 GW ed essere in grado di alimentare fino a 6 milioni di case in Inghilterra quado sarà completato, nel 2026.

Dal momento che i parchi eolici offshore necessitano di molto vento, acque basse e fondali adatti, Dogger Bank dimostra di essere un caso più unico che raro. Di norma, le profondità del mare, a quella distanza dalla costa e con quelle condizioni di vento, sono decisamente superiori. Nonostante le difficoltà oggettive, però, è una strada da percorrere obbligatoriamente per onorare gli impegni della sostenibilità.

I vantaggi dell’eolico offshore per l’Italia

L’eolico offshore flottante è l’opzione migliore per il nostro Paese dal momento che gode dell’elevata profondità dei fondali e permetterebbe di tutelare il paesaggio, a differenza delle soluzioni rinnovabili onshore considerate troppo impattanti.

L’Associazione Nazionale Energia del Vento (ANEV) stima per l’Italia un potenziale offshore di 5GW per il 2040 in alcune zone particolarmente vocate: Puglia, Calabria, Sicilia, e Sardegna.

L’interesse c’è: recentemente Terna ha dichiarato di aver ricevuto richieste di connessione per impianti eolici offshore per ben 17 GW. 

Raggiungere l’obiettivo net-zero entro il 2050

Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia, per raggiungere l’obiettivo net-zero entro il 2050, è necessario ridurre del 30% le emissioni del settore elettrico. Per poter ottenere un tale risultato i paesi del G7 dovranno puntare sull’innovazione e sulla collaborazione internazionale, finalizzata anche alla costruzione di una leadership tecnologica. 

Le tecnologie mature, come, ad esempio, quella idroelettrica, contribuiranno solo per il 15% circa al raggiungimento dell’obiettivo; mentre il 55% circa del contributo deriverà dall’impiego di tecnologie innovative quali l’eolico onshore, il solare fotovoltaico, le pompe di calore e le batterie.

Le tecnologie ancora in fase di sviluppo, come l’eolico offshore galleggiante, la cattura del carbonio e l’idrogeno, fornirebbero un altro 30%.

Come progettare un impianto eolico galleggiante offshore

La progettazione di un sistema eolico offshore galleggiante richiede particolare attenzione dal momento che le strutture sono soggette a costante movimento ed esposte continuamente a vibrazioni e urti provocati da onde alte anche 15 metri, nonché all’azione corrosiva della salsedine.

Per realizzare una soluzione eolica offshore galleggiante è bene considerare la necessità di installare diverse turbine eoliche, disposte a notevoli distanze tra di loro, raccogliere l’energia delle turbine, elevarne la tensione e trasportarla a riva mediante cavi elettrici posati sul fondale marino.

Se si dovesse spiegare il tutto in parole estremamente semplificate si potrebbe dire che si tratta di far galleggiare in sicurezza le turbine assicurandole al fondo del mare con l’ausilio di cavi attraverso varie tecniche quali:

  • un telaio triangolare semi-sommergibile con serbatoi verticali zavorrati a due angoli che stabilizzano la pala, al terzo vertice.
  • l’inserimento della turbina in un lungo e profondo tubo zavorrato sommerso,
  • struttura in acciaio o in cemento sommersa che stabilizza la pala i cui cavi sono regolabili in tempo reale grazie all’azione di sensori che identificano il vento in arrivo e l’attività del moto ondoso.

E’ bene, poi, considerare la manutenzione e i possibili interventi in emergenza richiesti da una struttura situata in mezzo al mare, valutandone complessità e costi. Inoltre, nell’ipotesi che si riesca a sfruttare al meglio la potenza di generazione costruendo farm a grande distanza dalla costa, è necessario pensare di dover minimizzare la dispersione nella trasmissione dell’energia dalla turbina alla terraferma.

A tale proposito sono in via di sviluppo sottostazioni galleggianti dotati di equipaggiamenti elettrici di grandi dimensioni e potenza che servono per innalzare la tensione dell’elettricità generata dalle turbine eoliche e trasmettere l’elettricità a terra in modo efficiente riducendo le perdite di tensione e minimizzando le perdite di potenza. Hitachi Energy ha già lanciato un portafoglio di trasformatori per questo tipo di applicazione.

Progettare la fondazione

Nella progettazione della fondazione bisogna tenere conto delle necessità differenti per le turbine eoliche e per la sottostazione elettrica: la sottostazione è significativamente più pesante di una turbina eolica, il baricentro è molto più basso e, inoltre, è legata a una moltitudine di cavi sottomarini collegati molto sensibile agli ampi spostamenti e alle escursioni troppo lontane dalla sua posizione originale.

Questi fattori hanno un impatto sulla stabilità e sulla tenuta al mare della fondazione galleggiante, richiedendo dimensioni e, talvolta, anche un concetto completamente diverso e un sistema di ormeggio particolare in grado di dare stabilità alla sottostazione ed elevato livello di ridondanza in caso di guasto della linea.

I progetti in via di sviluppo

Nonostante la complessità sono diversi i progetti in via di realizzazione o che partiranno a breve: 4C Offshore stima che, globalmente, la capacità installata dell’eolico flottante sarà di 14GW per il 2030 e di 40GW per il 2035. Per l’Italia, l’introduzione di questa nuova tecnologia significa superare, oltre alle difficoltà tecnologiche e logistiche, anche difficoltà burocratiche e amministrative.

Lo stesso Ministero per la Transizione Ecologica si sta impegnando per ridurre i tempi, senza ovviamente comprometterne la funzione. Significa però anche creare nuovi modelli di sviluppo, che vedano la compartecipazione di più soggetti, lungo tutta la filiera.

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Eolico, Sostenibilità e Ambiente

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