Verso una decarbonizzazione sostenibile: innovazioni e sfide nelle piattaforme offshore

Nonostante una crescente consapevolezza ambientale e l’adozione di misure globali per ridurre le emissioni di gas serra, la transizione dai combustibili fossili richiede tempo. Petrolio e gas, oltre a essere fondamentali per la produzione di energia elettrica e calore, sono indispensabili in vari settori industriali: attualmente, i combustibili fossili coprono circa l’80% del consumo energetico primario mondiale, con quasi un terzo della produzione avvenente offshore. Tuttavia, le emissioni di gas serra non derivano solo dall’uso finale di questi combustibili, ma anche dai processi di estrazione e produzione. In paesi come Norvegia e Canada, le emissioni atmosferiche di gas serra dovute alla produzione di petrolio e gas ammontano a circa un quarto delle emissioni nazionali. 

Dalle turbine a gas all’eolico galleggiante: l’evoluzione dell’energia offshore

La maggior parte di queste emissioni è dovuta al fatto che l’energia elettrica necessaria per i processi di estrazione offshore viene prodotta in loco, ricorrendo a turbine a gas a singolo stadio, che sono però sia inefficienti che inquinanti. Ridurre l’impatto ambientale di queste attività è quindi non solo necessario, ma urgente.

Passi importanti in questa direzione sono stati fatti recentemente, ad esempio utilizzando parchi eolici galleggianti collocati in prossimità di alcune piattaforme offshore per fornire ad esse energia “verde” e ridurne la dipendenza dalle tradizionali turbine a gas. Il primo impianto di questo tipo, Hywind Tampen, è entrato in funzione nell’estate 2023 in Norvegia.

Se l’energia del vento e le altre fonti rinnovabili presenti nell’ambiente marino sono alleati preziosi per la decarbonizzazione del settore, esse introducono però nuove sfide di tipo tecnico. Le energie verdi sono fortemente intermittenti, mentre gli impianti industriali che esse devono alimentare richiedono disponibilità ininterrotta di energia elettrica, la quale deve avere una sufficiente qualità per garantire il funzionamento efficiente dei processi. Questa necessità di far corrispondere esattamente ed istantaneamente il profilo della potenza prodotta e di quella richiesta del carico è una proprietà fondamentale che garantisce la stabilità della rete elettrica. Se questo equilibrio non viene rispettato entro minime tolleranze, si possono verificare dei distacchi indesiderati dei carichi, con conseguenti interruzioni della produzione e perdite economiche, fino, in casi più estremi, a back out totali o parziali. 

L’accumulo energetico: la chiave per un futuro offshore sostenibile

Mantenere questo delicato equilibrio è ancora più difficile in reti geograficamente “piccole” come le piattaforme offshore, poco resilienti a qualunque variazione dei propri parametri. Per ovviare a questo problema e fornire alla rete elettrica locale servizi che possano garantirne un funzionamento più stabile, continuativo ed efficiente, si può quindi pensare a sistemi di immagazzinamento energetico. 

Il lavoro di Elisabetta Tedeschi e del suo Team di dottorandi e ricercatori del DII e della Norwegian University of Science and Technology (NTNU) si concentra proprio su questo, sviluppando approcci sistematici per identificare e implementare sistemi di stoccaggio energetico che possano fornire molteplici servizi alla rete. Le applicazioni offshore hanno infatti vincoli molto stringenti in termini di sicurezza, nonché limiti di spazio e peso per le nuove apparecchiature installabili: individuare tecnologia e taglia del sistema di accumulo energetico necessario richiede delle analisi multi-obiettivo per le quali si è cercato di fornire un approccio sistematico. Dato l’elevato costo di installazione, il Team ha quindi investigato la capacità di un determinato sistema di stoccaggio energetico di fornire non solo uno, ma molteplici servizi alla rete cui è connesso (ad esempio contribuire alla regolazione della frequenza, ma anche della tensione, nonché aiutare a ridurre possibili armoniche presenti nella rete), quantificando i vantaggi ottenuti in termini energetici e ambientali. 

Questi sforzi mirano a facilitare l’adozione di tecnologie sostenibili nel settore offshore, accelerando la transizione verso una produzione di energia più pulita e contribuendo significativamente alla riduzione delle emissioni globali.