Energia delle Onde Giroscopiche – Sfruttare il Potenziale Inesplorato del Mare

Circa il 70% della superficie della Terra è coperta da oceani, offrendo una vasta fonte di energia rinnovabile. Il suo potenziale è enorme, tanto che l’energia delle onde da sola è stimata superare la domanda attuale di elettricità globale se sfruttata appieno.

Tuttavia, si tratta di una fonte di energia rinnovabile in gran parte inesplorata, poiché catturare efficientemente l’energia delle onde oceaniche ha a lungo frustrato gli ingegneri.

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

L’analisi della ricerca rivela che, in teoria, questo dispositivo può assorbire fino a metà dell’energia delle onde in arrivo a qualsiasi frequenza delle onde, offrendo un modo per sfruttare l’enorme energia oceanica inesplorata.

Mix di Elettricità Globale: Rinnovabili in Ascesa, Combustibili Fossili Ancora Leader

Con il cambiamento climatico che devasta il globo, è imperativo che ci allontaniamo dai combustibili fossili, fonti di energia non rinnovabili che si formano in milioni di anni e causano problemi ambientali significativi.

Una delle modalità più efficaci per ridurre la dipendenza da questi combustibili fossili è attraverso le fonti di energia rinnovabile, che includono solare, eolico, idroelettrico, geotermico e biomassa.

Queste fonti che si rinnovano naturalmente riducono le emissioni di gas serra, aumentano la sicurezza energetica di una nazione e riducono la vulnerabilità alle interruzioni geopolitiche. Grazie a questi benefici, le fonti di energia rinnovabile rappresentano ora una quota crescente della produzione di elettricità globale. Nel 2024, hanno fornito un record del 32% della generazione di elettricità globale, in aumento del 2% rispetto all’anno precedente, mentre la domanda di elettricità complessiva è cresciuta del 4%, trainata dai data center.

“I paesi stanno pensando alla loro sicurezza e sicurezza energetica più che mai, e credo che ciò significhi che il potere rinnovabile come eolico e solare diventa sempre più attraente.”

– L’analista di elettricità e dati di Energy think tank Ember Euan Graham ha detto a Reuters l’anno scorso

Mentre l’industria delle rinnovabili ha fornito un’ulteriore produzione di 858 TWh nel 2024, i combustibili fossili, tra cui carbone, petrolio e gas naturale, rappresentano ancora la maggior parte dei bisogni energetici del mondo. Il carbone è attualmente la principale fonte di generazione di potenza, rappresentando il 34% della produzione di elettricità globale, mentre le centrali elettriche a gas rappresentano il 22%.

Tuttavia, secondo le previsioni dell’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA), la capacità di potenza rinnovabile aumenterà di quasi 4.600 GW tra il 2025 e il 2030.

Tra tutte le fonti rinnovabili, il solare è quella che cresce più rapidamente poiché i costi scendono e l’adozione si accelera a livello globale. La capacità eolica sta anche crescendo rapidamente, mentre l’idroelettrico rimane il più grande contributore rinnovabile a lungo termine. Per quanto riguarda la bioenergia, ha iniziato a guadagnare slancio, e il geotermico sta guadagnando partnership aziendali. Il futuro dell’energia sembra sempre più verde.

Sfruttare il Potenziale Inesplorato dell’Oceano

Nel paesaggio delle energie rinnovabili, il potere dell’oceano offre un vasto potenziale di risorse globali. Comprende l’uso di potere da fonti marine, tra cui onde, maree, conversione termica dell’oceano (OTEC) e correnti marine. L’energia delle maree sfrutta le correnti delle maree prevedibili, l’OTEC utilizza i gradienti di temperatura nell’acqua oceanica profonda e le correnti marine catturano l’energia dai grandi flussi oceanici.

La forma più studiata di energia marina 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 solare. Questa alta prevedibilità significa che il moto della superficie delle onde può essere sfruttato 24 ore su 24, rendendolo estremamente benefico per migliorare la pianificazione e la stabilità della rete.

Questa fonte di energia a zero emissioni ha visto un limitato dispiegamento commerciale, ben al di sotto delle 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 potenza dell’oceano, portando la capacità operativa totale a circa 513 MW.

Questo lento adottamento è dovuto a diversi fattori, tra cui alti costi di capitale, vincoli specifici del sito e barriere tecnologiche come l’integrazione della rete. Le competenze della forza lavoro e l’incertezza normativa stanno anche ostacolando i progressi in tutto il settore. Inoltre, la manutenzione dei dispositivi in condizioni oceaniche difficili rimane una sfida importante insieme all’efficienza di conversione dell’energia.

Di conseguenza, i ricercatori sia nel mondo accademico che in quello industriale continuano a lavorare per migliorare questi sistemi, rendendoli più duraturi e in grado di affrontare l’irregolarità delle onde. Uno di questi sistemi che ha attirato l’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 avanzare questa tecnologia. Ad esempio, la società svedese CorPower Ocean ha collaborato con la società norvegese OPS Solutions attraverso il progetto COMPACT per ridurre il costo e la massa dei WEC sviluppando un prototipo di cilindro pre-tensionato (PTC). Sostenuto dal programma “Blue Growth” dei fondi EEA, il progetto sta sviluppando un alloggiamento di pressione leggero per affrontare il costo di capitale e la robustezza del dispositivo.

Allo stesso tempo, gli sviluppatori hanno ottenuto guadagni di prestazioni misurabili. La società norvegese Havkraft ha segnalato un tasso di conversione dell’energia del 80% nel suo ultimo test di laboratorio di un modello di WEC in scala, un aumento del 15% rispetto ai test precedenti. Questo passo consente loro di identificare i rischi, garantire la qualità e comprendere le prestazioni, il che li aiuterà a scalare verso la commercializzazione.

“I risultati mostrano che la nostra ricerca sta funzionando e siamo un passo più vicini a una soluzione commerciale.”

– Operations Manager Nikolai Haldane

Nel frattempo, in Scozia, AWS Ocean Energy ha avanzato il suo “Archimedes Waveswing”, un galleggiante subacqueo attivato dalla pressione progettato per convertire il moto delle onde al di sotto della superficie. Il dispositivo ha registrato una potenza media superiore a 10 kW e ha raggiunto un picco di oltre 80 kW in condizioni di onde moderate, il 20% in più delle aspettative della società.

L’unità sommersa di sette metri è progettata per resistere a condizioni offshore difficili, tra cui raffiche di forza 10. Il suo design a singolo assorbitore lo rende anche adatto ad applicazioni di alimentazione remota in cui la resilienza è essenziale.

Oltre alle prestazioni tecnologiche, l’integrazione del sistema più ampia sta guadagnando attenzione. Recentemente, ricerche sulla fattibilità suggeriscono¹ che il dispiegamento di WEC non deve essere a scapito di attività costiere come il turismo o la pesca. In realtà, le installazioni progettate correttamente possono fornire protezione costiera.

“È possibile proteggere la costa dalle azioni dell’ambiente marittimo e produrre contemporaneamente elettricità pulita, sostenendo così la transizione energetica e l’autosufficienza del Portogallo.”

– Paulo Rosa Santos, co-leader at CIIMAR

Questi progressi riflettono un settore in transizione da prototipi sperimentali a soluzioni pratiche.

Sbloccare l’Assorbimento di Energia Massimo con i Giroscopi

I dispositivi di energia delle onde (WEC) hanno l’obiettivo di convertire il moto ondoso continuo in elettricità utilizzabile in modo efficiente. Guidati da iniziative nazionali di innovazione, progressi tecnologici e integrazione con le infrastrutture locali, il mercato globale dei convertitori di energia delle onde è proiettato a crescere da 21,6 milioni di dollari nel 2025 a 38,2 milioni di dollari nel 2034, con un tasso di crescita annuo composto del 6,5%.

I WEC non sono ancora completamente commercializzati a causa di sfide tecniche, economiche e normative, quindi non esiste ancora una soluzione ottimale unica. Sono stati proposti molti tipi diversi, tra cui assorbitori puntuali, colonne d’acqua oscillanti (OCW), dispositivi di sovrapposizione, attenuatori e sistemi giroscopici.

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Un convertitore di energia delle onde giriscopiche utilizza un giroscopio nel suo sistema di presa di potenza (GPTO) per estrarre energia dal moto ondoso. Il GPTO consiste in un generatore elettrico e in un volano montato su una struttura a cerniera. Notabilmente, il GPTO è racchiuso all’interno di un corpo galleggiante; mentre le onde si muovono, la struttura si muove con loro. Questo moto viene convertito dal volano rotante in potere elettrico. Poiché funziona come un giroscopio, il comportamento del volano può essere tarato per raccogliere energia su una vasta gamma di frequenze delle onde, a differenza degli altri WEC limitati a una banda stretta.

Il sistema sfrutta la precessione giroscopica, indotta dalla rotazione del volano e dal moto di beccheggio del corpo galleggiante. La precessione giroscopica si verifica quando un oggetto in rotazione reagisce a una forza esterna. Quando le onde fanno muovere la piattaforma, il volano rotante cambia orientamento, e questo moto 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 giriscopici rappresentano gli sforzi per superare i limiti dei WEC tradizionali, che sono spesso efficienti solo in condizioni specifiche. Takahito Iida, un ricercatore dell’Università di Osaka, si è rivolto ai GWEC per la loro adattabilità. Nel suo studio, pubblicato sulla rivista Journal of Fluid Mechanics², Iida ha valutato se questo design può supportare la generazione su larga scala.

“Le apparecchiature per l’energia delle onde spesso lottano perché le condizioni oceaniche sono in costante cambiamento”, ha detto Iida. “Tuttavia, un sistema giroscopico può essere controllato in modo da mantenere un alto assorbimento di energia, anche mentre le frequenze delle onde variano”.

Per comprendere come funziona il sistema, ha utilizzato la teoria ondosa lineare per modellare l’interazione tra le onde oceaniche, il giroscopio e la struttura. L’analisi ha aiutato il team a scoprire le impostazioni ideali per la velocità di rotazione e i controlli del generatore. Quando tarato correttamente, il GWEC può raggiungere il limite di efficienza di assorbimento di energia teorico di un mezzo a qualsiasi frequenza delle onde.

“Questo limite di efficienza è una limitazione fondamentale nella teoria dell’energia delle onde”, ha notato Iida. “Ciò che è emozionante è che ora sappiamo che può essere raggiunto su frequenze a larga banda, non solo a una condizione di risonanza singola”.

Il team ha verificato i risultati attraverso simulazioni numeriche sia nel dominio del tempo che in quello della frequenza. Questi risultati hanno validato che il dispositivo mantiene un’efficienza elevata vicino alla sua frequenza di risonanza, funzionando meglio quando il moto corrisponde al modello di onde naturale. Questa chiarificazione sui parametri operativi dimostra la capacità di sviluppare sistemi di energia delle onde efficienti che aiutano ad affrontare gli obiettivi climatici.

Investire in Energia Rinnovabile

Da una prospettiva di investimento, poche società quotate in borsa sono dedicate esclusivamente all’energia delle onde. Rimane un segmento emergente con alti costi di infrastrutture e limitati dispiegamenti di progetti. Le azioni di energia delle onde pure hanno generalmente prestato male poiché la tecnologia è ancora nelle prime fasi di dimostrazione dell’economia su scala commerciale.

Invece, ci concentreremo su una società con un forte portfolio di rinnovabili posizionata per trarre vantaggio dalla crescita dell’energia marina nel tempo. NextEra Energy, Inc. (NEE ) è un importante leader delle rinnovabili negli Stati Uniti con un’esperienza estensiva nel vento offshore e nell’integrazione della rete.

La società opera attraverso NextEra Energy Resources (NEER) e Florida Power & Light (FPL). FPL è un’utility elettrica regolamentata con una capacità netta di 35.052 megawatt, rendendola l’utility elettrica più grande negli Stati Uniti per numero di clienti (12 milioni). Questa attività regolamentata genera entrate e flussi di cassa costanti, supportando la crescita dei dividendi.

NEER opera impianti di generazione e investe in energia pulita come carburanti rinnovabili, gasdotto di gas naturale e stoccaggio di batterie. NextEra Energy Resources è il più grande generatore di energia rinnovabile al mondo e continua ad espandere il suo pipeline di progetti. La sua forte crescita degli utili e gli accordi tecnologici strategici supportano il futuro upside, sebbene rimanga vulnerabile a politiche anti-rinnovabili sotto l’amministrazione Trump.

Attualmente, le azioni di NextEra sono scambiate a 90,79 dollari, vicino ai nuovi massimi, in aumento del 13,63% dall’inizio dell’anno e del 32% nell’ultimo anno. La società ha un EPS (TTM) di 3,30 e un P/E (TTM) di 27,63.

NextEra paga un dividendo del 2,73%. Di recente, la società ha dichiarato un dividendo trimestrale di 0,6232 dollari per azione, un aumento del 10% rispetto all’anno precedente. NextEra ha riportato utili aggiustati di 1,133 miliardi di dollari per il quarto trimestre del 2025 e 7,683 miliardi di dollari per l’intero anno. NEER ha segnalato di aver messo in linea 7,2 GW di nuova generazione e di aver aggiunto 13,5 GW al suo backlog, portando il totale a 30 GW. Ciò include un piano per riavviare la centrale nucleare di Duane Arnold con Google.

“Crediamo che non ci sia azienda meglio posizionata per costruire le infrastrutture energetiche necessarie per soddisfare in modo affidabile e conveniente la crescente domanda di energia degli Stati Uniti”, ha detto il CEO John Ketchum. La società prevede che l’EPS aggiustato cresca a un tasso di crescita annuo composto dell’8%+ entro il 2032. Sta anche espandendo le soluzioni di approvvigionamento di gas naturale attraverso acquisizioni strategiche.

NextEra prevede che l’EPS aggiustato del 2026 sarà compreso tra 3,92 e 4,02 dollari, con dividendi in aumento del 6% all’anno entro il 2028.

Conclusione

Mentre la domanda di energia globale aumenta, trainata da condizioni meteorologiche estreme e data center, la crescita delle energie rinnovabili diventa più cruciale per mitigare le emissioni. Sebbene il solare e il vento dominino l’adozione, l’energia delle onde ha il potenziale di accelerare il passaggio a energie più pulite offrendo una risorsa prevedibile e ad alta densità.

La ricerca su tecnologie come l’energia delle onde giroscopiche può aiutare a superare le barriere tecniche che limitano questo settore. Insieme a politiche di supporto e investimenti strategici, questi progressi possono aiutare a sbloccare una capacità significativa.

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Riferimenti

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