Tutte le volte che andate al mare e guardate le placide distese d’acqua, sappiate che state contemplando un deposito di energia pari a 4000 volte quella necessaria all’umanità ogni anno. E non si tratta di catturare la forza delle onde o delle maree, con sistemi problematici, perché sempre esposti alle tempeste, bensì di sfruttare una forma di energia molto più “pacifica”: la differenza di temperatura fra fondo e superficie marina. Può sembrare una fonte bizzarra, ma, come racconta un articolo pubblicato a marzo sulla rivista New Scientist, stanno cominciando ad apparire intorno al mondo, impianti che la sfruttano e peraltro ci potrebbe essere anche una possibilità di averne qualcuno sotto casa, nel Mediterraneo.

A dire il vero il “Mare Nostrum” è problematico a questo riguardo, perché durante l’inverno si raffredda troppo, nei mari equatoriali invece, questa differenza di temperatura fra fondo e superficie marina resta superiore ai 20 °C tutto l’anno: il calore è quasi tutto concentrato nei primi 100 metri di acqua, oltre i 1000 metri, dove la luce non arriva e scorrono le correnti provenienti dai poli, l’acqua resta sempre a pochi gradi sopra lo zero, a ogni latitudine. Quei 20 °C sono proprio il minimo indispensabile per far funzionare un ciclo termodinamico, con evaporazione di ammoniaca indotta dall’acqua marina superficiale, passaggio del vapore nella turbina collegata all’alternatore e condensazione dei vapori con acqua fredda abissale (vedi schema sotto). Certo, con soli 20°C di differenza si ottiene un’efficienza risibile, del 5% circa, ma, data l’abbondanza della materia prima e il fatto che il Sole la ricostituisce continuamente, perché non pensarci?

L’idea, in realtà, venne in mente addirittura a Jules Verne nel 1870, come fonte di energia per il sottomarino Nautilus del Capitano Nemo in “Ventimila leghe sotto i mari”, ma le prime realizzazioni concrete arrivarono negli anni ’70, quando la crisi petrolifera spinse il Giappone e gli Usa a costruire i primi prototipi. Il presidente Carter arrivò addirittura a ordinare la costruzione di ben 10 GW di centrali “a calore oceanico”, ordine prontamente ritirato, appena il prezzo del petrolio scese.

Peccato, perché l’energia del calore dei mari è non solo illimitata e a zero emissioni di carbonio, ma anche continua, perfettamente programmabile e scalabile a volontà: da piccole centrali da pochi kW per alimentare un’isoletta, a impianti da decine o centinaia di MW per le aree più industrializzate. Il tutto con impatto ambientale praticamente nullo, visto che l’acqua riscaldata torna nelle profondità marine a mescolarsi con i chilometri cubici di quella gelida del fondo: si è calcolato che bisognerebbe avere impianti per 7000 GW, prima di riuscire ad alterare in modo percettibile, la temperatura oceanica.

Ma anche se con il petrolio economico la tecnologia OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) è tornata “in immersione”, non è stata mai del tutto abbandonata: alle Hawaii, per esempio, fra il 1993 e il 1999 ha funzionato una turbina ad ammoniaca da 250 kW, servita al Natural Energy Institute per testare e perfezionare le tecnologie. E adesso, grazie alla necessità di trovare sia un sostituto ai combustibili fossili, che una soluzione al cambiamento climatico, l’OTEC sta tornando di moda.

Fra 2013 e 2014 si sono avviati tre piccoli impianti. Il primo, da 100 kW, è sempre alle Hawaii (vedi immagine accanto al titolo), e servirà come apripista per impianti oceanici molto più grandi che la Marina Usa vuole installare intorno al porto di Pearl Harbour, per assicurarsi con solo energia rinnovabile tutta la potenza elettrica che gli serve (non proprio poca: 700 MW). Il secondo, da 50 kW, è stato costruito in Giappone, nell’isola di Kume, vicino ad Okinawa. Servirà più come impianto dimostrativo e sperimentale che come centrale di produzione e vi si cercheranno anche usi industriali per l’acqua gelida e ricca di minerali estratta dal fondo del mare. Il terzo è nella Corea del Sud, ad Ansan, ha una potenza di 20 kW, e sarà seguita da un impianto da 200 kW realizzato quest’anno e uno da 1 MW nel 2015.

L’impianto coreano dovrebbe essere quindi il primo nella scala dei megawatt, ma non certo l’ultimo: pochi giorni fa l’americana Lockheed Martin ha firmato un contratto per realizzare un impianto Otec da 10 MW nell’isola di Hainan in Cina. In quell’occasione si sperimenterà l’uso di tubi in composito, mutuati dalle tecnologie per le turbine eoliche, che saranno al tempo stesso più leggeri, flessibili e resistenti a correnti e corrosione di quelli in metallo. Altri progetti di grande scala sono in vari stadi di progettazione per le Bahamas (10 MW), Curacao (500 kW), Madras (10 MW), Filippine (10 MW), isola di Guam (17 MW) e isole Marshall (20 MW).

E il Mediterraneo? Da noi, come si diceva, le acque marine invernali si raffreddano troppo per questa tecnologia. La ricercatrice in ingegneria del Politecnico di Milano, Paola Bombarda, si è posta il problema e, in un articolo uscito sul Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, ha proposto una soluzione: accoppiare l’OTEC al solare termico, così da scaldare (o surriscaldare d’estate) l’acqua marina destinata all’evaporazione dell’ammoniaca, rendendo possibile l’uso di questa tecnologia anche da noi. Un’idea simile (applicabile anche in molte zone d’Italia) l’ha avuto il suo collega coreano Hyeon-Ju Kim,  che sta valutando l’uso di acque calde geotermiche, per innalzare la temperatura dell’acqua marina invernale, nelle future centrali OTEC del suo paese.

Altra idea interessante quella delle “OTEC ship”: navi attrezzate per sfruttare le differenze di temperatura fra superficie e profondità marina, che si piazzano nei mari più favorevoli allo scopo, trasformano l’elettricità oceanica così ottenuta in idrogeno e ossigeno liquidi da elettrolisi, e vanno poi a vendere i gas alle future centrali termiche che li sfrutteranno per la produzione energetica, magari come integrazione e bilanciamento delle centrali solari ed eoliche.

Ma quanto andrà a costare quest’energia oceanica? Tenendo conto della bassa efficienza del ciclo, del fatto che una parte non trascurabile dell’elettricità prodotta verrà usata per azionare le pompe di circolazione dell’ammoniaca e dell’acqua di mare e che le spese di manutenzione, per evitare corrosione e incrostazioni, non saranno trascurabili, l’energia degli OTEC non sarà proprio la più economica. Secondo Luis Vega, ingegnere del Natural Energy Institute delle Hawaii e uno dei massimi esperti di questa tecnologia, quando esisteranno grandi impianti, dell’ordine dei centinaia di MW, da essi si potrà ottenere elettricità a circa 18 centesimi di dollaro per kWh; nello stesso ordine, insomma, dell’elettricità da carbone con cattura della CO2 o dei costi attuali dell’elettricità solare nelle migliori condizioni. Insomma energia “infinita”, programmabile e senza impatto, ma non economica.

Del resto, l’energia del futuro non sarà economica comunque la si produca, e anzi, il fatto che non lo sia, spingendoci ad usarla in modo sempre più efficiente e responsabile, sarà un tassello fondamentale della rivoluzione energetica verso cui ci stiamo incamminando.