Mareomotrice - prima parte

L’ENERGIA MAREOMOTRICE

Le maree sono onde caratterizzate da periodo e lunghezza d’onda elevati. Si

manifestano attraverso periodici e regolari movimenti di innalzamento e

abbassamento del livello della superficie del mare rispetto al livello medio.

(sono forme di energia prevedibili!).

Si parla di:

Alta marea quando il livello del mare raggiunge la massima elevazione rispetto

al livello medio.

Bassa marea quando il livello del mare raggiunge la minima elevazione rispetto

al livello medio.

Tidal range (escursione di marea, quello che a noi interessa): differenza del

livello del mare tra un’alta marea e una bassa marea consecutive. Mediamente

è dell’ordine di grandezza di qualche metro. Solo in alcune zone del globo il

tidal range raggiunge valori superiori a 10 [m]. (max 10 metri)

per avere un tidal range buono deve

essere > 5.

Un ciclo mareale (alta marea e successiva bassa marea) ha generalmente un

periodo di 12 ore e 25 minuti circa; quindi, complessivamente si verificano due

alte maree e due basse maree al giorno.

Ogni 8/9 giorni ho i migliori picchi, mentre dopo 17/18 giorni ho i migliori

restringimenti

La teoria dell’equilibrio delle maree è stata formulata da Newton e considera la

terra-luna sotto le seguenti ipotesi:

terra completamente ricoperta da mare uniforme

 assenza di inerzia

 coriolis e attrito trascurabili

 orbite assunte circolari invece che ellittiche



Così facendo possiamo definire un sistema rigido tra terra e luna che gira

intorno. La forza che genera la marea è inversamente proporzionale al cubo

della distanza tra i centri dei due pianeti che interagiscono tra loro ecco



perché la luna influisce più del sole (conta la distanza non la massa)

L’equilibrio che il rigonfiamento dell’idrosfera raggiunge (equilibrium tide) è

dovuto al bilanciamento tra la forza centrifuga agente sulla Terra e la gravità

esercitata dalla Luna.

La forza generatrice di marea dovuta al Sole è il 46% di quella dovuta alla Luna

a causa della maggior distanza dalla Terra. Quando Terra, Luna e Sole sono

allineati (condizione di «sizigie») i contributi di Sole e Luna si sommano. Queste

maree sono dette spring tides. Quando le congiungenti di Sole e Luna con la

Terra formano tra loro un angolo retto (condizione di «quadratura») i contributi

di Sole e Luna si sottraggono. Queste maree sono dette neap tides.

Fino ad ora le maree le abbiamo viste sotto ipotesi stringenti. Vediamo cosa

succede nella realtà

Effetto della rotazione della Terra attorno al proprio asse ogni alta marea

 avviene circa 12 ore e 25 minuti dopo la precedente. (La terra non è

ferma ma ruota con la Luna).

Effetto della rotazione del sistema Terra - Luna attorno al Sole: una

 sequenza completa di fasi lunari copre un intervallo di 29,5 giorni.

Effetto delle orbite ellittiche: l’intensità delle maree varia di circa il 20%

 in più o in meno rispetto al valor medio, rispettivamente quando la Luna

è nel punto più vicino o più lontano dalla Terra.

Effetto della declinazione: l’inclinazione del piano di rotazione della Luna

 rispetto al piano equatoriale genera la disparità diurna: le due alte maree

giornaliere non si ripetono uguali, stessa cosa per le basse maree.

La teoria dell’equilibrio fin qui esposta permette di classificare le maree sulla

base della loro periodicità giornaliera e della loro ampiezza. Troviamo quindi:

maree diurne: quando si verificano una sola alta marea e una sola bassa

 marea al giorno;

maree semidiurne: quando si verificano due alte maree e due basse

 maree al giorno di ampiezza poco diversa;

maree miste: quando si verificano due alte maree e due basse maree al

 giorno di ampiezza molto diversa.

I limiti della teoria dell’equilibrio delle maree è che le ipotesi sono troppo

stringenti e non si tengono conto degli effetti metereologici nasce la teoria



dinamica delle maree (molto più precisa)

Questa teoria considera la marea come somma di tante componenti mareali,

ciascuna con la propria componente armonica rappresentate tramite funzione

H(t). F invece è il rapporto delle ampiezze e mi permette di definire le varie

tipologie di maree.

Inoltre, le maree hanno una distribuzione globale molto limitata; hanno un

potenziale energetico minore rispetto alle altre rinnovabili ma sono più

prevedibili

Un'altra tipologia di risorsa sono le ONDE

Per onda si intende una perturbazione che si propaga nel tempo e nello spazio

e che trasporta energia attraverso un mezzo, senza generare un complessivo

spostamento del mezzo stesso. Esistono vari tipi di onda: quelle di nostro

interesse in questo contesto sono le onde di superfice. Infatti, le onde che si

generano all’interfaccia tra il mare e l’atmosfera sono onde di superficie,

causate dal vento che soffia sul mare.

Il vento trasmette energia, generando uno spostamento limitato della massa

d’acqua da cui si ha una sovrapressione sulla superficie che porta alla

generazione di una prima cresta. Impattando, il vento si separa generando una

depressione che dà la direzione di propagazione dell’onda.

L’ipotesi fallisce nello spiegare la formazione di onde piccole ma sembra

funzionare quando la velocità del vento è maggiore di quella delle onde e

maggiore di 1m/s.

L’onda non compie un effettivo trasporto di massa, ma le particelle si muovono

intorno a una posizione d’equilibrio alla quale ritornano grazie alla tensione

superficiale ed alla forza gravitazionale

Le onde di superficie possono essere approssimate con un andamento

sinusoidale:

Quando la rapidità è elevata si ha un andamento trocoidale:

c

La velocità di un’onda è pari a c = L/T. Ma per i nostri interessi è

importante trovare una relazione che leghi la velocità alla profondità del mare

d. Dunque, è più opportuno esprimere c in funzione di d e di L (lunghezza

d’onda).

In funzione della profondità del mare d la relazione scritta sopra si modifica nei

modi seguenti: