Il Giappone, assetato di energia e dipendente dai combustibili fossili, ha testato con successo un sistema che potrebbe fornire una forma costante e costante di energia rinnovabile, indipendentemente dal vento o dal sole.

Per più di un decennio, il produttore giapponese di macchinari pesanti IHI Corp. ha sviluppato una turbina sottomarina che sfrutta l’energia nelle correnti oceaniche profonde e la converte in una fonte di elettricità costante e affidabile. La macchina gigante assomiglia a un aeroplano, con due ventole a turbina controrotanti al posto dei getti e una “fusoliera” centrale che ospita un sistema di regolazione dell’assetto. Chiamato Kairyu, il prototipo da 330 tonnellate è progettato per essere ancorato al fondo del mare a una profondità di 30-50 metri (100-160 piedi).

Nella produzione commerciale, il piano è di posizionare le turbine nella corrente di Kuroshio, una delle più forti al mondo, che corre lungo la costa orientale del Giappone, e di trasmettere l’energia tramite cavi del fondo marino.

“Le correnti oceaniche hanno un vantaggio in termini di accessibilità in Giappone”, ha affermato Ken Takagi, professore di politica della tecnologia oceanica presso la Graduate School of Frontier Sciences dell’Università di Tokyo. “L’energia eolica è più adatta geograficamente all’Europa, che è esposta ai venti predominanti da ovest e si trova a latitudini più elevate”. La New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) del Giappone stima che la corrente di Kuroshio potrebbe potenzialmente generare fino a 200 gigawatt, circa il 60% dell’attuale capacità di generazione del Giappone.

Come altre nazioni, la parte del leone degli investimenti nelle energie rinnovabili è andata nell’eolico e nel solare, soprattutto dopo che il disastro nucleare di Fukushima ha frenato l’appetito di quella nazione per l’energia atomica. Il Giappone è già il terzo produttore mondiale di energia solare e sta investendo molto nell’eolico offshore, ma lo sfruttamento delle correnti oceaniche potrebbe fornire l’energia di base affidabile necessaria per ridurre la necessità di stoccaggio di energia o combustibili fossili.

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Il vantaggio delle correnti oceaniche è la loro stabilità. Scorrono con poche fluttuazioni di velocità e direzione, dando loro un fattore di capacità – una misura della frequenza con cui il sistema sta generando – del 50-70%, rispetto a circa il 29% per l’eolico onshore e il 15% per il solare.

A febbraio, IHI ha completato uno studio dimostrativo di 3 anni e mezzo della tecnologia con NEDO. Il suo team ha testato il sistema nelle acque intorno alle isole Tokara, nel sud-ovest del Giappone, appendendo Kairyu a una nave e inviando energia alla nave. Prima ha spinto la nave a generare artificialmente una corrente, quindi ha sospeso le turbine nel Kuroshio.

I test hanno dimostrato che il prototipo potrebbe generare i 100 kilowatt previsti di potenza stabile e l’azienda ora prevede di scalare fino a un sistema completo da 2 megawatt che potrebbe essere operativo negli anni ’30 o successivi.

Come altre nazioni marittime avanzate, il Giappone sta esplorando vari modi per sfruttare l’energia dal mare, tra cui l’energia delle maree e delle onde e la conversione dell’energia termica oceanica (OTEC), che sfrutta la differenza di temperatura tra la superficie e le profondità dell’oceano. Mitsui OSK Lines Ltd. ha investito in Bombora Wave Power, con sede nel Regno Unito, per esplorare il potenziale della tecnologia in Giappone e in Europa. Secondo Yasuo Suzuki, direttore generale della divisione marketing aziendale, l’azienda sta anche promuovendo OTEC e ad aprile ha iniziato a gestire una struttura dimostrativa da 100 kW ad Okinawa. L’unità rinnovabile Kyuden Mirai Energy di Kyushu Electric quest’anno inizia un test di fattibilità da 650 milioni di yen (5,1 milioni di dollari) per produrre 1 MW di energia dalle maree intorno alle isole di Goto nel Mar Cinese Orientale. Il governo questo mese ha anche proposto modifiche alle aste eoliche offshore che potrebbero accelerare lo sviluppo.

Tra le tecnologie per l’energia marina, quella che avanza più velocemente verso l’efficienza in termini di costi è il flusso di marea, dove “la tecnologia è avanzata molto e sicuramente funziona”, ha affermato Angus McCrone, ex caporedattore di BloombergNEF e analista di energia marina. Orbital Marine Power, con sede in Scozia, è una delle numerose società che costruiscono sistemi di marea intorno alle Orcadi, sede dell’European Marine Energy Centre. Altri includono l’array MeyGen di SIMEC Atlantis Energy e Aquantis, con sede in California, fondata dal pioniere dell’eolico statunitense James Dehlsen, che secondo quanto riferito prevede di iniziare a testare un sistema di marea lì il prossimo anno.

Sebbene i flussi di marea non durino 24 ore, tendono ad essere più forti delle correnti oceaniche profonde. La corrente di Kuroshio scorre da 1 a 1,5 metri al secondo, rispetto ai 3 metri al secondo di alcuni sistemi di marea. “Il problema più grande per le turbine a corrente oceanica è se potrebbero produrre un dispositivo in grado di generare energia economicamente da correnti che non sono particolarmente forti”, ha affermato McCrone.

Ocean Energy Systems, una collaborazione intergovernativa istituita dall’Agenzia internazionale per l’energia, vede il potenziale per distribuire più di 300 gigawatt di energia oceanica a livello globale entro il 2050.

Ma il potenziale per l’energia oceanica dipende dalla posizione, tenendo conto della forza delle correnti, dell’accesso alle reti o ai mercati, i costi di manutenzione, le spedizioni, la vita marina e altri fattori. In Giappone, l’energia delle onde è moderata e instabile durante tutto l’anno, mentre le aree con forti correnti di marea tendono ad avere un intenso traffico marittimo, ha affermato Takagi. E OTEC è più adatto alle regioni tropicali dove il gradiente di temperatura è maggiore. Uno dei vantaggi della corrente oceanica profonda è che non limita la navigazione delle navi, ha affermato IHI.

Tuttavia, l’azienda giapponese ha ancora molta strada da fare. Rispetto alle strutture a terra, è molto più complicato installare un sistema sott’acqua. “A differenza dell’Europa, che ha una lunga storia di esplorazione petrolifera del Mare del Nord, il Giappone ha poca esperienza con le costruzioni offshore”, ha affermato Takagi. Ci sono grandi sfide ingegneristiche per costruire un sistema sufficientemente robusto da resistere alle condizioni ostili di una corrente oceanica profonda e ridurre i costi di manutenzione.

“Il Giappone non è benedetto con molte fonti di energia alternative”, ha detto. “La gente può dire che questo è solo un sogno, ma dobbiamo fare di tutto per raggiungere zero emissioni di carbonio”.

Con il calo dei costi dell’energia eolica e solare e dello stoccaggio delle batterie, IHI dovrà anche dimostrare che i costi complessivi del progetto per l’energia elettrica oceanica sono competitivi. IHI mira a generare energia a 20 yen per kilowattora da un’implementazione su larga scala. Ciò si confronta con circa 17 yen per l’energia solare nel paese e circa 12-16 yen per l’eolico offshore. IHI ha anche affermato di aver condotto una valutazione ambientale prima di avviare il progetto e di utilizzare i risultati dei test per esaminare qualsiasi impatto sull’ambiente marino e sull’industria della pesca.

In caso di successo su larga scala, le correnti oceaniche profonde potrebbero aggiungere un ruolo vitale nel fornire energia di base verde nello sforzo globale per eliminare gradualmente i combustibili fossili. Il lavoro di IHI potrebbe aiutare l’ingegneria giapponese ad assumere un ruolo di primo piano con il sostegno del governo, ha affermato McCrone.

IHI deve argomentare in modo convincente che “il Giappone potrebbe trarre vantaggio dall’essere un leader tecnologico in questo settore”, ha affermato.