Energia delle onde giroscopiche: sfruttare il mare incontaminato

Circa il 70% della superficie terrestre è coperto dagli oceani, offrendo una vasta fonte di energia rinnovabile. Il suo potenziale è enorme, tanto che la sola energia delle onde è stimato superare l'attuale domanda globale di elettricità se sfruttata appieno.

Tuttavia, è una fonte rinnovabile in gran parte inutilizzata, in quanto efficiente catturare l'energia delle onde dell'oceano ha a lungo frustrato gli ingegneri.

Per risolvere questo problema, una nuova ricerca dell'Università di Osaka ha utilizzato un metodo innovativo: un convertitore giroscopico di energia delle onde (GWEC) che utilizza un volano rotante all'interno di una struttura galleggiante per convertire il moto ondoso in elettricità.

L'analisi della ricerca rivela che, in linea di principio, questo dispositivo può assorbire fino alla metà dell'energia delle onde in arrivo a qualsiasi frequenza, offrendo un modo per attingere a un'enorme energia oceanica inutilizzata.

Mix elettrico globale: aumentano le energie rinnovabili, i combustibili fossili sono ancora in testa

Con il cambiamento climatico scatenando il caos in tutto il mondo è fondamentale abbandonare i combustibili fossili, fonti di energia non rinnovabili che si formano nel corso di milioni di anni e causano notevoli problemi ambientali.

Uno dei modi più efficaci per ridurre la dipendenza da questi combustibili fossili è attraverso fonti di energia rinnovabili, tra cui l'energia solare, eolica, idroelettrica, geotermica e da biomassa.

Queste fonti di rifornimento naturale tagliano le emissioni di gas a effetto serra, aumentano la sicurezza energetica di una nazione e riducono la vulnerabilità alle perturbazioni geopolitiche. Grazie a questi vantaggi, le fonti di energia rinnovabile rappresentano ora una quota crescente della produzione globale di elettricità. Nel 2024, hanno fornito un record del 32% della produzione globale di elettricità, in aumento del 2% rispetto all'anno precedente, poiché la domanda complessiva di elettricità è cresciuta del 4%, trainata dai data center.

"I paesi stanno pensando alla loro sicurezza e alla sicurezza energetica più che mai, e credo che questo significhi che l'energia rinnovabile prodotta localmente, come l'eolico e il solare, stia diventando sempre più attraente".

– Euan Graham, analista di dati ed elettricità del think tank energetico Ember detto Reuters l'anno scorso

Mentre l’industria delle energie rinnovabili ha fornito al sistema ulteriori 858 TWh di generazione nel 2024, i combustibili fossili, tra cui carbone, petrolio e gas naturale, continuano a alimentare la maggior parte del fabbisogno energetico mondialeAttualmente il carbone è la principale fonte di produzione di energia, rappresentando il 34% della produzione mondiale di elettricità, mentre le centrali elettriche a gas rappresentano il 22%.

Tuttavia, secondo l’Agenzia Internazionale per l’Energia (AIE) proiezioni, la capacità di energia rinnovabile aumenterà di quasi 4,600 GW tra il 2025 e il 2030.

Tra tutte le fonti rinnovabili, l'energia solare è crescendo più rapidamente con la diminuzione dei costi e l'accelerazione dell'adozione a livello globale. Anche la capacità eolica sta crescendo rapidamente, mentre l'energia idroelettrica rimane la più grande, di lunga data contributore rinnovabile. Per quanto riguarda la bioenergia, ha iniziato a guadagnare trazione, e la geotermia è guadagnando partnership aziendali. Il futuro dell'energia appare sempre più verde.

Sfruttare il potenziale inutilizzato dell'oceano

Nel panorama delle energie rinnovabili, l'energia oceanica offre un vasto potenziale di risorse globali. Implica lo sfruttamento dell'energia proveniente da fonti marine, tra cui onde, maree, conversione dell'energia termica oceanica (OTEC) e correnti marine. L'energia delle maree sfrutta le correnti di marea prevedibili, l'OTEC sfrutta i gradienti di temperatura nelle acque profonde dell'oceano e le correnti marine catturano l'energia dai flussi oceanici su larga scala.

La forma di energia marina più studiata è l'energia delle onde, che converte l'energia cinetica delle onde in elettricità. Le onde sono abbondanti, potenti e continue. Sono anche meno intermittenti del vento o del sole. Questa elevata prevedibilità consente di sfruttare il moto ondoso superficiale 24 ore su 24, 7 giorni su 7, il che lo rende estremamente utile per migliorare la pianificazione e la stabilità della rete elettrica.

Questa fonte energetica a zero emissioni ha avuto una diffusione commerciale limitata, ben al di sotto delle energie rinnovabili mature come il solare. Attualmente rappresenta la quota più piccola del mercato delle energie rinnovabili. Nel 2024, il mondo ha aggiunto 1.6 megawatt (MW) di capacità di energia oceanica, portando la capacità operativa totale a circa 513 MW.

Questa lenta adozione è dovuta a diversi fattori, tra cui elevati costi di capitale, vincoli specifici del sito e ostacoli tecnologici come l'integrazione nella rete. Anche le competenze della forza lavoro e l'incertezza normativa sono fattori critici. ostacolare il progresso in tutto il settore. Inoltre, la manutenzione dei dispositivi in ​​condizioni oceaniche difficili rimane una sfida importante, così come l'efficienza della conversione energetica.

Di conseguenza, i ricercatori, sia nel mondo accademico che in quello industriale, continuano a lavorare per migliorare questi sistemi, rendendoli più durevoli e più adatti a gestire le irregolarità delle onde. Uno di questi sistemi che ha suscitato interesse è il convertitore di energia delle onde (WEC), un dispositivo che converte l'energia cinetica delle onde in elettricità.

Diversi innovatori stanno lavorando per far progredire questa tecnologia. Ad esempio, l'azienda svedese CorPower Ocean ha collaborato con la norvegese OPS Solutions attraverso il progetto COMPACT per ridurre il costo e la massa dei WEC. in via di sviluppo Un prototipo di cilindro di pretensionamento (PTC). Supportato dal programma "Blue Growth" dell'EEA Grants, il progetto sta sviluppando un involucro di pressione leggero per ridurre i costi di capitale e garantire la robustezza del dispositivo.

Allo stesso tempo, gli sviluppatori hanno ottenuto miglioramenti misurabili delle prestazioni. Azienda norvegese Havkraft segnalati un tasso di conversione energetica superiore all'80% nell'ultimo test di laboratorio di un modello WEC in scala, con un aumento del 15% rispetto alle prove precedenti. Questo passaggio consente loro di identificare i rischi, garantire la qualità e comprendere le prestazioni, il che li aiuterà a scalare verso la commercializzazione.

"I risultati dimostrano che la nostra ricerca sta dando i suoi frutti e siamo un passo più vicini a una soluzione commerciale."

– Direttore operativo Nikolai Haldane

Nel frattempo in Scozia, AWS Ocean Energy è stata avanzando il suo "Archimedes Waveswing", una boa sottomarina attivata dalla pressione progettata per convertire il moto ondoso sotto la superficie. Il dispositivo ha registrato una potenza media superiore a 10 kW e ha raggiunto picchi di oltre 80 kW in condizioni di onde moderate, il 20% in più rispetto alle aspettative dell'azienda.

L'unità sommersa, alta sette metri, è progettata per resistere alle difficili condizioni ambientali offshore, comprese le tempeste di forza 10. Il suo design a singolo assorbitore la rende adatta anche per applicazioni di alimentazione remota in cui la resilienza è essenziale.

Oltre alle prestazioni tecnologiche, l'integrazione più ampia dei sistemi sta guadagnando attenzione. Recenti la ricerca di fattibilità suggerisce¹ che l'installazione di WEC non deve necessariamente andare a discapito di attività costiere come il turismo o la pesca. Anzi, installazioni adeguatamente progettate possono garantire la protezione costiera.

“È possibile proteggere la costa dall'azione dell'ambiente marittimo e contemporaneamente produrre energia elettrica pulita, favorendo così la transizione energetica e l'autosufficienza del Portogallo.”

– Paulo Rosa Santos, co-leader del CIIMAR

Questi progressi riflettono un settore che sta passando dai prototipi sperimentali a soluzioni pratiche.

Sbloccare il massimo assorbimento di energia con i giroscopi

I dispositivi per l'energia delle onde (WEC) mirano a convertire il moto ondoso continuo in elettricità utilizzabile in modo efficiente. Grazie alle iniziative di innovazione nazionali, ai progressi tecnologici e all'integrazione con le infrastrutture locali, si prevede che il mercato globale dei convertitori di energia delle onde aumenterà crescere da 21.6 milioni di dollari nel 2025 a 38.2 milioni di dollari nel 2034, con un CAGR del 6.5%.

I WEC non sono ancora pienamente commercializzati a causa di sfide tecniche, economiche e normative, quindi non esiste ancora una soluzione ottimale. Sono state proposte diverse tipologie, tra cui assorbitori puntiformi, colonne d'acqua oscillanti (OCW), dispositivi di overtopping, attenuatori e sistemi giroscopici.

Scorri per scorrere →

Un convertitore giroscopico di energia delle onde utilizza un giroscopio nel suo sistema di presa di potenza (GPTO) per estrarre energia dal moto ondoso. Il GPTO è costituito da un generatore elettrico e da un volano montato su un telaio cardanico. In particolare, il GPTO è racchiuso in un corpo galleggiante; mentre le onde si muovono, la struttura si muove con esse. Questo movimento viene convertito in energia elettrica dalla rotazione del volano. Poiché funziona come un giroscopio, il comportamento del volano può essere regolato per raccogliere energia su un'ampia gamma di frequenze d'onda, a differenza di altri WEC limitati a una banda stretta.

Il sistema sfrutta la precessione giroscopica, indotta dalla rotazione del volano e dal beccheggio del corpo galleggiante. La precessione giroscopica si verifica quando un oggetto rotante reagisce a una forza esterna. Quando le onde provocano il movimento della piattaforma, il volano rotante cambia orientamento e questo movimento, collegato a un generatore, produce elettricità. Essendo alloggiato all'interno di uno scafo, il dispositivo è protetto dall'acqua salata, offrendo vantaggi in termini di manutenzione e sicurezza.

I convertitori giroscopici rappresentano un tentativo di superare i limiti dei tradizionali WEC, spesso efficienti solo in condizioni specifiche. Takahito Iida, ricercatore presso l'Università di Osaka, si è affidato ai GWEC per la loro adattabilità. Nel suo studio, pubblicato sul Journal of Fluid Mechanics²Iida ha valutato se questo progetto può supportare la generazione su larga scala.

"I dispositivi che sfruttano l'energia delle onde spesso hanno difficoltà a causa del continuo cambiamento delle condizioni oceaniche", ha affermato Iida. "Tuttavia, un sistema giroscopico può essere controllato in modo da mantenere un elevato assorbimento di energia, anche al variare della frequenza delle onde".

Per comprendere il comportamento del sistema, ha utilizzato la teoria delle onde lineari per modellare l'interazione tra le onde oceaniche, il giroscopio e la struttura. L'analisi ha aiutato il team a individuare le impostazioni ideali per la velocità di rotazione e i controlli del generatore. Se correttamente regolato, il GWEC può raggiungere la massima efficienza teorica di assorbimento energetico pari a metà a qualsiasi frequenza d'onda.

"Questo limite di efficienza è un vincolo fondamentale nella teoria dell'energia delle onde", ha osservato Iida. "Ciò che è entusiasmante è che ora sappiamo che può essere raggiunto attraverso frequenze a banda larga, non solo in una singola condizione di risonanza".

Il team ha verificato i risultati attraverso simulazioni numeriche sia nel dominio del tempo che in quello della frequenza. Questi risultati hanno confermato che il dispositivo mantiene un'elevata efficienza in prossimità della sua frequenza di risonanza, con prestazioni ottimali quando il movimento corrisponde al modello naturale delle onde. Questa precisazione sui parametri operativi dimostra la capacità di sviluppare sistemi efficienti per l'energia delle onde che contribuiscono al raggiungimento degli obiettivi climatici.

Investire nelle energie rinnovabili

Dal punto di vista degli investimenti, poche società quotate in borsa si dedicano esclusivamente all'energia delle onde. Si tratta di un segmento emergente con elevati costi infrastrutturali e progetti di implementazione limitati. Le azioni quotate dedicate esclusivamente all'energia delle onde hanno generalmente registrato performance deludenti, poiché la tecnologia è ancora nelle prime fasi di sviluppo economico su scala commerciale.

Ci concentreremo invece su un'azienda con un solido portafoglio di energie rinnovabili, posizionata in modo da trarre vantaggio dalla crescita dell'energia marina nel tempo. SuccessivoEra Energy, Inc. (NEE ) è un importante leader statunitense nel settore delle energie rinnovabili, con una vasta esperienza nell'eolico offshore e nell'integrazione della rete.

L'azienda opera attraverso NextEra Energy Resources (NEER) e Florida Power & Light (FPL). FPL è un'azienda elettrica regolamentata con una capacità netta di 35,052 megawatt, che la rende la più grande azienda elettrica degli Stati Uniti per numero di clienti (12 milioni). Questa attività regolamentata genera ricavi e flussi di cassa costanti, sostenendo la crescita dei dividendi.

NEER gestisce impianti di generazione e investe in energia pulita come combustibili rinnovabili, gasdotti e sistemi di accumulo. NextEra Energy Resources è il più grande produttore di energia rinnovabile al mondo e continua ad espandere la sua pipeline di progetti. La sua forte crescita degli utili e gli accordi tecnologici strategici supportano il potenziale di crescita futuro, sebbene rimanga vulnerabile a politiche anti-rinnovabili sotto l’amministrazione Trump.

Attualmente, il titolo NextEra è scambiato a 90.79 dollari, vicino a nuovi massimi, in rialzo del 13.63% da inizio anno e del 32% nell'ultimo anno. La società ha un utile per azione (TTM) di 3.30 e un rapporto prezzo/utili (TTM) di 27.63.

NextEra paga un rendimento da dividendi del 2.73%. Di recente, la società ha dichiarato un dividendo trimestrale di 0.6232 dollari per azione, con un aumento del 10% su base annua. NextEra ha registrato un utile rettificato di 1.133 miliardi di dollari per il quarto trimestre del 2025 e di 7.683 miliardi di dollari per l'intero anno. NEER ha annunciato di aver messo in funzione 7.2 GW di nuova generazione e di aver aggiunto 13.5 GW al suo portafoglio ordini, portando il totale a 30 GW. Questo include un piano per riavviare la centrale nucleare di Duane Arnold con Google.

"Riteniamo che non ci sia azienda meglio posizionata per costruire l'infrastruttura energetica necessaria a soddisfare in modo affidabile e conveniente la crescente domanda americana", ha affermato l'amministratore delegato John Ketchum. L'azienda prevede una crescita dell'utile per azione rettificato a un CAGR di oltre l'8% entro il 2032. Sta inoltre espandendo le soluzioni di fornitura di gas naturale attraverso acquisizioni strategiche.

NextEra prevede che l'utile per azione rettificato per il 2026 sarà compreso tra $ 3.92 e $ 4.02, con dividendi in crescita del 6% annuo fino al 2028.

Conclusione

Con l'aumento della domanda globale di energia, trainata da condizioni meteorologiche estreme e dai data center basati sull'intelligenza artificiale, la crescita delle energie rinnovabili diventa sempre più cruciale per mitigare le emissioni. Mentre l'energia solare ed eolica dominano l'adozione, l'energia delle onde ha il potenziale per accelerare la transizione verso un'energia più pulita, offrendo una risorsa prevedibile e ad alta densità.

La ricerca su tecnologie come l'energia delle onde giroscopiche può contribuire a superare le barriere tecniche che limitano questo settore. Insieme a politiche di sostegno e investimenti strategici, questi progressi possono contribuire a sbloccare nuove e significative capacità.

Clicca qui per scoprire tutto sugli investimenti nei primi dieci titoli azionari del settore delle energie rinnovabili.

Referenze

1. Clemente, D., et al. Valutazione della produzione di elettricità e della protezione costiera di un parco ondoso costiero da 500 MW. Applied Energy 379, 124950 (2025). https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.1249502
2. Iida, T. Analisi lineare di un convertitore giroscopico di energia delle onde che assorbe metà dell'energia delle onde su frequenze a banda larga. Journal of Fluid Mechanics 1029, A20 (2026). https://doi.org/10.1017/jfm.2026.11172