eolico, pale in alto mare

["ANDREA AGOSTINI" <lonanoda at tin.it>]

da quale energia 

Giovedì 27 Ottobre 2005

 

RISORSE

Pale in alto mare

L’eolico off shore ha delle grandi potenzialità anche nel Mediterraneo. Quando partirà il mercato?

di Gaetano Gaudiosi*

Il Mediterraneo, l’ampio regno dei venti e delle onde e delle correnti degli antichi navigatori, oggi rappresenta anche un bacino energetico per i Paesi costieri. In effetti le moderne tecnologie marine permettono lo sfruttamento di queste risorse energetiche naturali.
In particolare l’energia eolica, accanto alla bassa densità spaziale, alla impossibilità di accumulo e alla variabilità temporale ha il vantaggio di essere diffusa, rinnovabile, pulita, gratuita, economicamente disponibile in reti elettriche e non controllabile da nessun Paese, come avviene per le risorse fossili. L’elettricità da fonte eolica, nonostante le sue peculiari variabilità, è da considerarsi una fonte di sicuro approvvigionamento per i Paesi interessati, come asserito anche nel recente Libro Verde sull’argomento della Commissione Europea.
L’energia eolica offshore è da considerarsi la maggiore e più sviluppata fonte energetica marina, che ben può integrarsi con quella eolica di terraferma, incrementandone significativamente il potenziale.

Eolico offshore
La popolazione dell’area costiera del Mediterraneo, come definita nel documento del Piano Blu del 1992 (Province costiere di ciascun Paese) raggiunge oggi i 160 milioni ed è prevista in 195 milioni nel 2010 su di una superficie di 2 milioni di chilometri quadri, con una densità di 80 abitanti per chilometro quadro oggi e di 98 abitanti per chilometro quadro nel 2010.
I Paesi costieri sono oggi 23 a seguito della recente organizzazione politica nell’area Balcanica e Palestinese. Il consumo 2002 di elettricità della popolazione costiera è stato di circa 800 TWh/anno, mentre sarà di 1.000 TWh/anno nel 2010.
Nei Paesi mediterranei, secondo valutazioni di Cesari, Gaudiosi (Ewec 1994) il potenziale eolico offshore risulta essere 240 GW per fondali di 30 metri, secondo lo studio del Germanicher Lloyd e Garrad& Hassan (1993) per Francia, Grecia, Italia, Spagna, il potenziale eolico offshore teorico di questi Paesi è dell’ordine di grandezza di 600 TWh/anno per fondali di 40 m.
L’elevata pressione demografica dei Paesi costieri del Mediterraneo, il risultante forte utilizzo delle acque costiere e gli aspetti ambientali (tra i quali molto importante l’impatto visivo) generano forti limitazioni allo sfruttamento delle risorse eoliche offshore, riducendo probabilmente di un fattore 4 l’area marina e il potenziale utilizzabile.
Una stima molto prudenziale del potenziale eolico nella regione mediterranea è del seguente ordine di grandezza:
• In terraferma: 60 GW con un’attesa generazione elettrica di 100 TWh/anno
• A mare: 60 GW con un’attesa generazione elettrica di 120 TWh/anno per fondali di 30 metri
• Totale: 120 GW con una attesa generazione elettrica di 220 TWh/anno.
L’energia eolica potrebbe contribuire al 10% di elettricità nei prossimi 10 anni e al 20% nei prossimi 20-30 anni.
L’energia eolica offshore potrebbe coprire almeno per la metà il suddetto contributo.
Il potenziale eolico offshore viene valutato in base alle mappe eoliche offshore, alle carte batimetriche e di utilizzo del mare (vie di navigazione e parchi marini). Le fondazioni delle turbine fisse sui fondali marini possono essere estese a costi crescenti fino a 50 metri di profondità, mentre per valori superiori e fino ai 100-200 metri si dovrebbero usare piattaforme galleggianti ancorate, soluzione ancora non scelta per i suoi alti costi.
In Italia lungo gli 8.000 Km di costa della penisola e delle isole il regime eolico a mare risulta buono prevalentemente in Sardegna, Sicilia, Puglia e Calabria, dove d’altra parte i fondali sono per la maggior parte oltre i 50 metri a breve distanza dalla costa. Secondo valutazioni di Cesari, Gaudiosi (Ewec 1994) il potenziale eolico offshore risulta essere 10 GW per fondali di 30 metri e secondo valutazioni Nostrum 2004 si potrebbero ottenere 50 GW per fondali fino a 50 metri. Assumendo prudenzialmente un fattore di riduzione 3 per il primo caso e 5 per il secondo caso si potranno considerare i seguenti valori:
• 3.3 GW per fondali di 30 m con una attesa generazione elettrica di 6 TWh/anno;
• 11 GW per fondali fino a 50 m con una attesa generazione elettrica di 22 TWh/anno.
L’energia eolica offshore potreb- be coprire almeno il 3% dei consumi di elettricità nei prossimi 10 anni e oltre il 7% nei prossimi 20-30 anni.

Conti economici
I costi d’impianto delle centrali eoliche offshore possono aumentare dal 50 al 100%, a parità di potenza, rispetto agli impianti di terraferma. Questo aumento di costo è dovuto principalmente al maggior costo delle fondazioni e della connessione elettrica alla rete di terraferma.
Per il più elevato regime eolico offshore, con velocità medie annuali di vento maggiori anche del 30% rispetto ai corrispondenti valori di terraferma, la produzione d’elettricità aumenta a mare contenendo l’aumento del costo del kWh a poco più del 30-40% di quello di terraferma.
Nel Mediterraneo l’investimento su 30 anni per lo sviluppo di 60 GW eolico offshore ammonterebbe a circa 180 miliardi di Euro, con una dimensione di mercato di circa 2 GW/anno e investimenti 3 miliardi di Euro/anno.
La forza lavoro assorbita da tale sviluppo potrebbe essere di 270mila unità/anno, circa 3.000-9.000 unità/anno per Paese. I consumi evitati di petrolio sarebbero di 540 MTEP/anno e le risultanti emissioni evitate di gas serra di circa 100 milioni di tonnellate/anno.
Per l’Italia 10 anni di sviluppo di 3.3 GW eolico offshore l’investimento sarebbe 10 miliardi di euro, con una dimensione di mercato di circa 300 MW/anno e investimenti un miliardo di euro/anno
La forza lavoro assorbita da tale sviluppo potrebbe essere di 15mila unità/anno, circa 1.000-2.000 unità/anno per ciascuna delle regioni interessate all’offshore .
I consumi evitati di petrolio sarebbero di 15 MTEP/anno con emissioni evitate di gas serra di circa 5 milioni di tonnellate/anno.

La superficie marina
Nel Mediterraneo con l’installazione di 60 GW in trenta anni si asservirebbero (con 5 MW per chilometro quadrato, ossia 10 diametri rotorici di distanza tra le turbine) circa 12.000 chilometri quadrati, pari a un sviluppo totale di 1.200 chilometri (3% delle coste) parallelo e distante dalla costa di circa 10 chilometri .
Di questa superficie solo 600 chilometri quadrati (5%) sarebbero realmente occupati dalla turbine, mentre l’altro spazio rimarrebbe libero. Naturalmente le centrali eoliche sarebbero parecchie; con potenza media di 60 MW ciascuna si potrebbero avere da 40 a 60 centrali per Paese, a secondo del loro sviluppo costiero e impegno per altri usi del mare.
Per l’Italia con l’installazione di 3.300 MW in 10 anni si asservirebbero (con 5MW per chilometro quadrato, cioè 10 diametri rotorici di distanza tra le turbine) circa 660 chilometri quadrati, pari a un sviluppo totale di 110 chilometri (1.3% delle coste) parallelo e distante dalla costa di circa 10 chilometri .
Con una potenza media di 60 MW per centrale se ne potrebbero avere 50 in totale, e 10 per ciascuna delle regioni più interessate all’eolico offshore. I primi spazi marini da utilizzare potrebbero essere quelli in vicinanza di porti, o di insediamenti industriali costieri, specie se dismessi.

Impatto ambientale
Il tipo e l’intensità dell’ impatto delle centrali eoliche sull’ambiente possono essere del seguente tipo:
• uso della superficie del mare : molto ridotto e in ogni caso vengono escluse tutte le aree di parchi marini, archeologici, militari, di estrazione combustibili;
• rumore: localmente ridotto e nullo in terraferma;
• estetico (impatto visivo): molto ridotto per centrali a più di 10 km dalla costa; più evidente se a breve distanza . Opportune visualizzazioni prospettiche in fase di progetto possono migliorare l’inserimento nell’ambiente marino;
• aree sportive (vela, imbarcazioni varie): importante se a breve distanza a secondo delle esigenze;
• aree di pesca: esclusione della grande pesca commerciale, possibile e più ricca la piccola pesca.
Indicazioni dei possibili impatti locali sulla fauna marina sono di svariato tipo.

Rumore e vibrazioni:
• mammiferi marini: delfini, foche e tartarughe possono abituarsi. Per le balene, sensibili ai rumori, gli effetti non sono conosciuti; le aree frequentate da mammiferi dovrebbero essere evitate. dati insufficienti per verificare gli effetti:
• uccelli: disturbi a breve distanza dalle turbine. Evitare il periodo di riproduzione per la fase di costruzione:
• pesci: rischio stimato basso; abitudine acquisita ai rumori di bassa frequenza.

Effetti barriera:
• mammiferi marini: forse positivo a causa del ridotto disturbo della pesca nell’area della centrale eolica;
• uccelli: le centrali eoliche sono barriere al volo di giorno e di notte. Maggiori perdite previste con cattivo tempo. Limitate perdite di habitat per qualche specie. Difficoltosa la previsione di riduzioni di aree di nutrizione e riposo;
• pesci: colonizzazione di strutture di sottomarine. Possibile aumento nella biodiversità e produttività, parzialmente dovuto alla protezione dalla grande pesca commerciale.

Costruzione:
• mammiferi marini: atteso allontanamento dalla zona di costruzione; in casi particolare sono necessari repellenti;
• uccelli: evitare la costruzione nei periodi di riproduzione;
• pesci: piccole perdite di fondali durante la costruzione. La ridistribuzione di sedimenti ha piccoli effetti sui pesci.

Rischi di collisioni:
• mammiferi marini: nessuna collisione
• uccelli : dipende da posizionamento, altezza,diametro e dal colore della torre. Attese da 10 a 100 collisioni/anno. Impatto non conosciuto per le turbine di grande taglia

Elettromagnetismo:
• Effetto sconosciuto su mammiferi, uccelli. Per i pesci bassi effetti dai cavi elettrici se ben isolati e interrati sul fondo.
Movimento dell’acqua:
• Previsti bassi effetti su alcuni tipi di pesce da risospensione e ridistribuzione di sedimenti.

Sicurezza
I problemi legati alla sicurezza sono del seguente tipo:
• interferenza per alcuni settori dei radar dei porti: in fase di progetto viene escluso l’installazione nell’area del settore;
• collisioni delle navi con le turbine: il rischio in genere è basso, considerato che le centrali eoliche sono segnate sulle carte nautiche, hanno segnali luminosi di notte e sonori in caso di nebbia: inoltre la grande distanza tra le turbine (chilometro) delle centrali eoliche realmente offshore restringe la collisione con una sola turbina anche da parte una grande nave; mentre per centrali più vicine alla costa con fondali inferiori a dieci metri si possono avere collisioni solo da naviglio più piccolo e con minori danni. Comunque si possono adeguare a zone più estese le regole di sicurezza delle piattaforme petrolifere;
• collisioni con elicotteri o aerei: come sopra si possono adeguare le stesse regole delle piattaforme marine in zone più estese;
• caduta di frammenti di pala in caso di tempesta: rischio molto ridotto.

In Europa
Nel Vecchio continente la potenza eolica installata in terraferma, all’inizio del 2005, ha raggiunto quasi i 35mila MW, mentre il totale della potenza eolica installata in mari protetti, semi-offshore, e offshore sfiora i 600 MW. Nella Figura 3 è riportata l’ubicazione delle centrali eoliche offshore, che risultano tutte installate intorno le coste nord europee.
Nei Paesi costieri del Mediterraneo la potenza eolica installata in terraferma ha raggiunto quasi 6.100 MW, di cui 1.300 MW in Italia, 4.100 MW in Spagna (più 4.300 MW sul versante Atlantico), 100 MW in Francia (più 290 sul versante atlantico), 470 MW in Grecia, 54 MW in Marocco, 20 MW in Tunisia, 20 MW in Turchia e i restanti 46 MW in altri Paesi costieri.
Finora a oggi nessuna applicazione è stata fatta nelle acque del Mediterraneo

Tendenze tecnologiche
Sulla base dell’esperienza nord europea per le tecnologie eoliche offshore sia a livello singola turbina, sia livello centrale eolica (Wind Farm) si sono riscontrate le seguenti tendenze di sviluppo:
• scelta di siti sempre più lontani dalla costa, con maggiori profondità di fondali, maggior regime eolico, minor impatto visivo e maggiori costi di fondazione e allaccio alla rete elettrica di terraferma;
• utilizzo di turbine di grande taglia da 2 a 5 MW con diametri del rotore rispettivamente da 80 a 125 m, per far fronte ai sempre più impegnativi (dal punto di vista tecnico e finanziario) fondali di 30/50 m per fondazioni sul fondo marino;
• tecniche di costruzione, montaggio, trasporto e installazione a mare con mezzi navali realizzati ad hoc;
• connessioni alla rete elettrica di terraferma con cavi sottomarini ottimizzando la scelta con sistemi a corrente continua e alta tensione o a corrente alternata;
• per il Mediterraneo e per l’Italia le coste maggiormente esposte ai venti prevalenti raggiungono rapidamente fondali abbastanza profondi, oltre i 50 metri. Ragione per cui occorre prevedere lo sviluppo di piattaforme galleggianti.

Industria offshore
L’industria eolica europea ha ormai da più di un decennio la leadership mondiale del settore, sviluppando turbine eoliche affidabili e di prezzo contenuto.
Tra i primi 10 costruttori figurano ben 7 europei, un giapponese, un indiano e uno statunitense.
Una forte industria eolica è presente in Spagna (Gamesa ) con notevoli quote di mercato (12%); in Francia c’è un buon potenziale industriale per la progettazione e la costruzione di turbine eoliche; in Grecia l’industria cresce lentamente; in Italia l’industria offre componentistica. La Vestas Italia di Taranto vende turbine eoliche di media taglia, mentre altre industrie sviluppano prototipi. La Leitner ha progettato negli ultimi anni un prototipo di turbina da 1,2 MW che sta provando ora in un sito prealpino. In Sicilia è in atto la realizzazione di un prototipo da circa 800 kW da parte della Società Moncada con altri partner elettromeccanici.
In generale è possibile affermare che ci sono le premesse per avere una significativa industria eolica offshore nei Paesi europei costieri del Mediterraneo.

Conclusioni
Nel Mediterraneo il potenziale eolico offshore è tecnicamente significativo e potrà essere sviluppato con le tecnologie dell’industria eolica nord europea insieme ai partner industriali dei Paesi costieri europei (Francia, Grecia, Italia, Spagna). L’energia eolica offshore rappresenta una sicurezza alla fornitura di elettricità alle reti nazionali nonostante la sua peculiare variabilità, gestibile a livello tecnico. A oggi non ci sono installazioni di turbine singole o di centrali eoliche offshore, anche se in Spagna, Italia e Francia si eseguono studi e si attuano iniziative. Il costo del kWh eolico offshore anche se maggiore rispetto a quello prodotto in terraferma, non supera quello di altre fonti rinnovabili, come per esempio il fotovoltaico e ha la possibilità di essere ridotto. L’eolico offshore potrebbe essere di più facile programmazione da parte delle autorità essendo installabile nel mare dove non c’è proprietà privata, e le competenze sono delle regioni costiere e del governo centrale; questo punto riduce alcuni costi di contrattazione privata sul territorio, come accade in terraferma con i proprietari terrieri.

*Associazione OWEMES