Tecnologie integrate su piattaforme condivise promettono più energia, meno costi e minore impatto ambientale
I sistemi ibridi offshore aumentano produzione, stabilità e riducono il LCOE
I sistemi ibridi offshore che combinano turbine eoliche, dispositivi per le onde, pannelli solari e turbine mareomotrici sulla stessa piattaforma possono aumentare la produzione elettrica fino al 70%, ridurre il costo dell’energia tra il 10% e il 15% e migliorare la stabilità strutturale delle installazioni galleggianti.
È quanto emerge da una review pubblicata su Energy Conversion and Management sezione della rivista Science Direct e rilanciata dalla University of Surrey in Inghilterra.
L’integrazione di più tecnologie su una fondazione condivisa consente di sfruttare meglio lo spazio marino, oggi occupato solo in minima parte dalle turbine eoliche, e di generare energia più continua nell’arco della giornata.
Le potenzialità dei sistemi ibridi offshore
Lo studio analizza gli Hybrid Offshore Renewable Energy Harvest Systems (HOREHS), sistemi che integrano più fonti rinnovabili su una singola struttura. Le configurazioni più mature riguardano l’integrazione eolico-onde, già in fase dimostrativa. Le combinazioni eolico-maree ed eolico-solare sono promettenti ma ancora in sviluppo.
Secondo i dati analizzati, l’aggiunta di turbine mareomotrici agli impianti eolici offshore può far crescere la produzione fino al 70%. Inoltre, sistemi come la piattaforma NoviOcean – che integra eolico, onde e solare – hanno raggiunto un capacity factor intorno al 40%.
Il principio stabilisce che le diverse risorse marine sono complementari. Il vento può essere più forte in alcune ore, le onde in altre, le maree seguono cicli prevedibili. L’integrazione riduce la variabilità complessiva.
Quanto spazio marino viene realmente sfruttato dagli impianti offshore?
Le turbine eoliche offshore occupano vaste aree marine. Tuttavia, le strutture fisiche coprono meno dell’1% della superficie totale del parco eolico. Il resto dello spazio rimane inutilizzato per ragioni di sicurezza e interferenze aerodinamiche.
Integrare convertitori di energia dalle onde, turbine mareomotrici o pannelli solari sulle stesse piattaforme permette di sfruttare meglio questa superficie. L’obiettivo è aumentare la produzione per unità di area e ridurre l’impatto sugli ecosistemi marini.
La review evidenzia che l’uso più efficiente dello spazio può limitare le interferenze con organismi che abitano o migrano attraverso queste aree.
I sistemi ibridi offshore migliorano anche la stabilità delle piattaforme?
Uno degli aspetti più rilevanti riguarda la risposta meccanica. I ricercatori hanno analizzato simulazioni numeriche e test fisici per valutare la stabilità strutturale.
L’aggiunta di dispositivi per l’energia delle onde alle turbine eoliche galleggianti non compromette la stabilità. Al contrario, può ridurre il moto indesiderato della piattaforma del 15% e diminuire le sollecitazioni sulle fondazioni.
La stabilità è cruciale. Gli impianti offshore sono soggetti a carichi multipli: vento, onde, correnti. I sistemi integrati devono essere progettati per resistere a scenari estremi, come uragani o eventi sismici. Lo studio sottolinea che la maggior parte degli studi si concentra ancora su condizioni ideali, lasciando aperti interrogativi sulla resistenza a lungo termine.
Qual è l’impatto economico sul costo dell’energia?
La finalità principale dell’integrazione è ridurre il Levelized Cost of Energy (LCOE). La condivisione di fondazioni, infrastrutture elettriche e operazioni di manutenzione consente economie di scala.
Gli studi dimostrativi analizzati indicano una riduzione del costo dell’elettricità tra il 10% e il 15% rispetto ai parchi eolici offshore standalone. La diminuzione di CAPEX e OPEX incide direttamente sul LCOE.
Secondo Yukun Ma, co-autore dello studio, “Queste riduzioni dei costi potrebbero tradursi direttamente in bollette più basse per i consumatori, man mano che l’eolico offshore si espande”.
Le principali sfide nello sviluppo degli impianti rinnovabili ibridi offshore
Nonostante i progressi, permangono criticità. Lo studio evidenzia la mancanza di una categorizzazione sistematica delle diverse configurazioni e la necessità di metodi di progettazione maturi e validati in ambiente operativo.
Restano aperte questioni legate alla durabilità delle fondazioni sottoposte a carichi ciclici per 20-30 anni. Servono progetti dimostrativi con monitoraggio di lungo periodo.
Il successo dipenderà anche da politiche di supporto, incentivi finanziari e disponibilità di infrastrutture specializzate, inclusi lavoratori qualificati e navi per installazioni offshore.
Il ruolo negli obiettivi climatici europei
L’Unione Europea punta a una quota di rinnovabili pari ad almeno il 42,5% dei consumi finali entro il 2030. I sistemi integrati, capaci di generare energia più continua e prevedibile, potrebbero contribuire in modo significativo.
Lo studio conclude che l’integrazione tecnologica rappresenta una direzione strategica per aumentare l’efficienza per unità di area marina, ridurre i costi e migliorare l’accettabilità sociale delle installazioni offshore.
I sistemi ibridi offshore non sono ancora pronti per una diffusione su larga scala. Ma i dati indicano un potenziale tecnico ed economico rilevante. Il passaggio dalla sperimentazione alla commercializzazione dipenderà dalla capacità di integrare ricerca ingegneristica, analisi economica e strumenti di policy coerenti.
