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Energie Rinnovabili Ep. 6 - Energia Oceanica

Energia
Ciao cari lettori e benvenuti in questo sesto e ultimo episodio del format “Energie Rinnovabili”! Seguiteci sulle pagine social di “PIaneta Energy” per non perdervi nessuna novità (e se non sapete il significato dei termini con l’asterisco* non preoccupatevi, scorrete in fondo all’articolo e troverete la legenda che vi spiegherà tutto in semplici parole!)

Breve storia dell’energia oceanica


L’energia ricavabile dalle onde, dalle maree o dal gradiente termico oceanico* può essere definita come la più “giovane” delle energie rinnovabili, anche perché il suo potenziale è ancora per la maggior parte inutilizzato (per ora ci sono installati solo 500 MW al mondo). Si parla dunque di un argomento di attualità e, molto probabilmente, del prossimo futuro, ma da dove nasce l’idea di sfruttare l’energia dall’oceano?
Già nel X ed XI secolo erano costruiti i mulini di marea, dispositivi posti sull’ansa di un fiume o sulle rive di un lago o mare, i quali, sfruttando il flusso ascendente dell’acqua, riempivano un serbatoio di acqua, riutilizzabile, ad esempio, per l’irrigazione dei campi. Nei secoli successivi vennero edificati mulini alimentati dalle maree, come a Mont Saint-Michel, Francia, dove l’alta marea copre il lembo di terra che collega la famosa abbazia rendendola temporaneamente un’isola.

Nel 1799 Pierre Simon Girard, matematico ed ingegnere francese autore del libro “Sur la résistance des solides” nel 1798, trovandosi in Egitto per studiare, assieme al figlio, il regime del Nilo in agricoltura e navigazione, brevetta un dispositivo di conversione dell’energia del moto ondoso in energia meccanica.

Nel XX secolo verranno brevettati vari dispositivi per l’illuminazione marina sfruttando l’energia oscillatoria delle onde, come il brevetto di Yoshio Masuda della turbina ad aria, che sfruttando l’oscillazione dell’onda che va a comprimere una camera d’aria, riesce a mettere in rotazione la turbina che fornisce potenza ad un generatore elettrico.

Nel 1966 nasce la prima centrale maremotrice del mondo, la “Rance Tidal Power Station”, nel nord della Francia, attualmente operante e che genera circa 500 GWh di energia annuali. Tale sistema funziona con 24 turbine Kaplan (non sai cosa siano? corri a leggere l’articolo di questo format sull’idroelettrico, ne parliamo lì!) attraverso le quali fluisce l’acqua del fiume Rance.
Seguiranno negli anni successivi altre invenzioni, come i sistemi OTEC, descritti in seguito, tuttavia si intuisce che l’energia dell’oceano e dei fiumi è sicuramente una risorsa da sfruttare.

Caratteristiche della fonte energetica


Da cosa sono originate le correnti marine e le onde? Le principali cause sono 4:
  • L’interazione gravitazionale Terra-Luna, che genera le maree;
  • La forza di Coriolis;
  • La differenza di densità dovuta a differenza di salinità e temperatura che si forma negli oceani e nei mari;
  • L’azione dei venti.
Un particolare che potrebbe farvi nascere dei dubbi è che al largo il mare di solito lo vediamo “piatto”, mentre è in prossimità delle coste che si vedono le onde. Ed infatti è proprio vicino a restrizioni topografiche (stretti, istmi, isole), dove vi sono fondali bassi, che si raggiungono le velocità necessarie a generare una buona quantità di energia, in genere 2-3 m/s. Un vantaggio dei moti ondosi è che siccome sono influenzati per la maggior parte dall’andamento delle maree, sono facilmente prevedibili in base ai cicli lunari di 15 giorni; immaginando di rappresentare il livello dell’acqua come un’onda sinusoidale ne avrei  una con periodo di circa 12 ore, dunque ogni 6 ore si inverte il moto del mare! Attenzione dunque, perchè è necessaria una turbina che sia in grado di invertire in autonomia il suo moto durante questo lasso di tempo, oppure di un dispositivo che riesca a trarre energia senza essere influenzato da questa inversione: faranno al caso nostro le turbine ad asse verticale, in alternativa sono utilizzate anche le turbine ad asse orizzontale con controllo dell’imbardata (ne parleremo dopo).


In figura: flusso di potenza delle correnti marine in Italia

Ma che tipo di energia è quella del moto ondoso? Può essere vista come una combinazione di energia cinetica e potenziale.


In figura: energia nelle onde

Il moto è dunque sia orizzontale che verticale, se immaginiamo un punto sulla cresta dell’onda, poi lo ritroviamo spostato più “avanti” e più “in basso” rispetto all’istante precedente, un pò come quando un oggetto viene trasportato dalla corrente marina verso riva. Chiamando con H la differenza di livello che si forma a causa di un’onda ed L la distanza tra creste successive, si possono definire varie forme delle onde:
  1. Lineari, si trovano in genere acque profonde e si hanno quando H<0,01*L [H*(L)^-1 tende a zero], sono onde simmetriche in orizzontale e verticale.
  2. Non lineari, si trovano in acque di media o bassa profondità, sono onde non simmetriche e si possono distinguere in alcuni sottogruppi:
  • Stokes, quando H ed L sono confrontabili [H*(L)^-1 è un numero grande] 
  • Conoidale, in acque basse, ho un’onda con H considerevole
  • Solitaria, quando L tende ad infinito, cioè l’onda presenta solo un’H considerevole ma non ha altre creste vicino.


In figura: Tipologia delle onde

Caratterizzazione energetica


Ma perchè è così importante l’energia oceanica? Si è parlato anche di turbine, ma non si utilizzavano per sfruttare l’energia del vento (vi rimandiamo all’episodio 3 di questo format)? E’ così, tuttavia in maniera simile al vento si sfrutta l’acqua, che è pur sempre un fluido, seppure notevolmente più denso e con altre differenti caratteristiche. Vediamo un confronto, sapendo che la potenza si esprime come:

P=0,5*densità*(Area Turbina)*(Velocità fluido)^3


Rispetto ad un sistema ventoso si aggiungono 3 problemi:
  1. Gradiente di velocità; sul fondale ho velocità teoricamente nulla, essa aumenta man mano che salgo verso la superficie.
  2. Ambiente impervio; l’ambiente acquatico è sicuramente più impervio di quello adatto a sfruttare il vento, è fortemente turbolento, anche a causa della conformazione non lineare del fondale, ed inoltre nel mare c’è il problema della corrosione dovuta all’acqua salata, per cui sono richiesti materiali appositi e vernici speciali per evitare il deterioramento della strumentazione.
  3. Cavitazione; fenomeno fisico tristemente noto agli addetti ai lavori in quanto provoca la distruzione della palettatura delle turbine: consiste nel fatto che in certi punti della pala (sul dorso dove ho depressione o sulle punte) si possono formare delle bolle di vapore a causa della pressione che in quei punti scende al di sotto della tensione di vapore. Queste bolle tendono ad implodere nel momento in cui questa pressione risale, provocando dei buchi veri e propri nella palettatura, e provocando a lungo andare la rottura della stessa. Per evitare la cavitazione è prevista una verifica aggiuntiva in fase di progettazione.
Dunque, seppure ci siano problemi aggiuntivi legati ad ambiente e fluido,in teoria dall’energia oceanica si può trarre più energia che da quella eolica!

Dispositivi marini


In questa sezione troviamo una panoramica dei dispositivi di conversione dell’energia marina proveniente dal moto ondoso, denominati WEC (Wave Energy Converter) in letteratura.
L’Europa ha ben chiara l’enorme potenzialità del mare, infatti confida che entro il 2050 il 10% dell’elettricità sarà proprio proveniente da lì, evitando l'emissione di oltre 230 milioni di tonnellate di CO2, tagliando di 266 miliardi di euro la spesa energetica europea e dando lavoro ad almeno 500mila persone. Negli ultimi anni infatti è cresciuto notevolmente lo studio di tecnologie che cercano di sfruttare la risorsa marina: esiste un’ampia varietà di dispositivi, conseguenza dei modi differenti in cui l’energia può essere assorbita dalle onde, a seconda della profondità del fondale, della posizione e dimensioni dello stesso dispositivo. Studi recenti hanno elencato un centinaio di progetti attivi solo in Europa ed il numero non ha intenzione di diminuire! Nuove idee e tecnologie sostituiscono subito quelle abbandonate.
Vista la varietà di proposte possiamo fare ordine identificando tre aspetti principali con cui effettuare una classificazione.

In base al principio di funzionamento queste tecnologie si suddividono in:
  • Dispositivi a colonna d’acqua (OWC: “oscillating water column”), che sfruttano una turbina ad aria;
  • Dispositivi a corpi oscillanti (Oscillating bodies), che funzionano con motori idraulici, turbine idrauliche o generatori elettrici lineari*;
  • Dispositivi a tracimazione (Overtopping), funzionanti grazie a turbine idrauliche.

In base alla posizione rispetto alla costa, i dispositivi WEC si distinguono in:
  • Shore-line: installati sulla costa;
  • Near-line: installati in acque poco profonde vicino la costa;
  • Off-shore: installati in mare aperto.

Considerando le dimensioni degli WEC rispetto alle onde, sono classificati in:
  • Assorbitori puntuali: le loro dimensioni sono piccole rispetto alla lunghezza dell’onda, ecco perché sfruttano solo il moto verticale indipendentemente dalla direzione dell’onda.
  • Attenuatori: si sviluppano parallelamente alla direzione del moto ondoso.
  • Terminatori: si sviluppano perpendicolarmente alla direzione del moto ondoso creando quindi un ostacolo alla propagazione dell’onda, da qui il nome.

 Adesso descriviamo nel dettaglio alcuni dispositivi. 
1) Partiamo dagli OWC: sono tra i più diffusi e sicuramente tra i più promettenti, visto che allo stato attuale sono tra le poche soluzioni in grado di garantire una efficace conversione del moto ondoso in energia elettrica. Ciò è dovuto alla loro semplicità strutturale, che non prevede la presenza di parti in movimento a diretto contatto con l’acqua. Questi dispositivi sono stati ampiamente sperimentati in condizioni reali di funzionamento e si può affermare che non siano lontani dalla maturità commerciale.

La struttura, costruita in calcestruzzo o acciaio, è parzialmente sommersa e cava in modo che al suo interno rimanga ‘intrappolata’ l’aria. Il moto oscillatorio delle onde produce a sua volta un movimento alternato dell’aria che aziona la turbina collegata al generatore. In altre parole: quando l’onda sale, l’aria, compressa verso l’alto, viene spinta dentro la turbina uscendo attraverso gli ugelli*. Non appena il livello dell’acqua si abbassa l’aria viene risucchiata dall’alto facendo girare la turbina nel senso opposto. Vista la bidirezionalità del flusso di aria è utilizzata una turbina Wells: avendo le pale simmetriche* il rotore gira sempre nello stesso verso indipendentemente da dove arrivi l’aria.  Attenzione! Come tutte le turbine eoliche, anche la Wells e quindi gli stessi OWC, sono soggetti al limite di Betz: il coefficiente di conversione non può superare il 59%. Sei curioso di saperne di più? Ne abbiamo parlato nel terzo capitolo di questo format! 

A causa del loro principio di funzionamento sono considerati terminatori e possono essere installati sia in mare che onshore. Gli apparati collocati sulla linea di costa (onshore) hanno il vantaggio di una più semplice installazione e manutenzione e non richiedono l’ancoraggio. Il minore contenuto energetico delle onde sottocosta può essere in parte compensato con la concentrazione del moto ondoso per rifrazione* delle onde stesse.
Di seguito due esempi.


In figura: OWC galleggiante a condotto orizzontale (Backward Bent Duct Buoy)


In figura: OWC onshore


Ulteriori studi sugli OWC hanno evidenziato l’importanza, in termini di recupero di energia, della frequenza propria dei convertitori: dovrebbe essere uguale a quella delle onde. Si può intuire il concetto pensando ad un’altalena: se si spinge nel momento in cui si trova in alto, quindi alla fine del suo ciclo, con il minimo sforzo sarà possibile aumentare l’oscillazione. Spingendo l’altalena in un momento differente è addirittura possibile rallentarla! La stessa cosa succede negli OWC. Per sfruttare questo aspetto è fondamentale prestare attenzione alla forma e alle dimensioni della camera e alle caratteristiche della turbina.

2) Volgendo lo sguardo sui dispositivi a Corpi oscillanti notiamo quanto sia ampia questa famiglia, che comprende:
  • assorbitori puntuali: sistemi galleggianti offshore che sfruttano il moto relativo tra i componenti, due esempi sono l’AquaBuoy e PowerBuoy;
  • Attenuatori: dispositivi galleggianti offshore, come il Pelamis;
  • Terminatori: sistemi sommersi near-shore come l’Oyster.
Gli esempi citati non intendono formare un elenco esaustivo, sono stati scelti tra i progetti che hanno raggiunto la fase di prototipo o perché considerati significativi.

AquaBuoy 


Essendo considerato un assorbitore puntuale sfrutta il moto verticale che l’onda imprime alla boa cilindrica. Questa è collegata ad una parte sommersa, nella quale si realizza la conversione energetica. Tramite l’accoppiamento di tubi comprimibili e un pistone, l’acqua marina che circola al loro interno viene pompata verso l’alto per far girare una turbina Pelton, che genera a sua volta energia convertita in elettricità da un generatore. Il vantaggio di questo dispositivo è che non necessita di essere ancorato al fondale: il pistone rimane fermo grazie all’inerzia sua e della colonna d’acqua sovrastante.

In figura: AquaBuoy intero e in sezione


Gli AquaBuoy sono progettati per massimizzare la potenza in uscita durante le condizioni d'onda più frequenti e moderate su base annuale rispetto alle intensità estreme delle onde, che si verificano raramente, durante le tempeste ad esempio. Questo criterio evita una costosa progettazione che catturerebbe solo i picchi estremi  d’intensità delle onde. Sono tuttavia in grado di resistere a condizioni metereologiche impervie. 

PowerBuoy


Ha una struttura più semplice rispetto al caso precedente, anche in esso si ha una boa collegata ad una parte sommersa e la traslazione del galleggiante genera direttamente energia elettrica attraverso l’uso del generatore lineare.
L’energia ottenuta carica continuamente una batteria di bordo (Energy Storage System) che viene poi usata per alimentare apparecchiature situate sul fondale marino.

In figura: schema di funzionamento di un PowerBuoy (Fonte: “Conversione dell’energia”)

 

Pelamis


È una struttura galleggiante, che si sviluppa parallelamente alla direzione di propagazione delle onde. È composta da quattro sezioni tubolari connesse tramite tre giunti. Il movimento relativo sfrutta al massimo il beccheggio* e permette la compressione dell’olio che sta all’interno dei tubi grazie a dei pistoni. Quando la pressione del liquido supera i 350 bar, delle valvole si aprono ed il fluido va nei motori che, accoppiati ai generatori, producono energia elettrica. Hanno una lunghezza caratteristica di 140m con 3,5 m di diametro. L’efficienza di conversione è compresa tra 0,25 e 0,4.


In figura: ‘wave farm’ di Pelamis 


È adatto solo per onde alte, superiori a 5 metri e possono essere installati più dispositivi insieme creando vere e proprie ‘wave farm’. Attenzione al posizionamento! Si deve considerare il movimento del Pelamis: con il cambio di corrente può descrivere un cerchio con raggio pari alla sua lunghezza.


In figura: curva di potenza di un Pelamis (Fonte: “Conversione dell’energia”)

In figura: criterio di organizzazione di una ‘wave farm’ composta da dispositivi Pelamis


Il primo impianto commerciale per la produzione di energia elettrica derivato da questo prototipo è stato installato in Portogallo, nel largo di Aguçadoura; è costituito da tre macchine Pelamis P-750 con una capacità di 2,25 MW di potenza.

3) Chiamiamo adesso in causa l’ultima famiglia, i sistemi a tracimazione:

Wave Dragon 


È un sistema a riempimento offshore, spesso ancorato al fondale per gravità. Le sue dimensioni sono entrambe comparabili con le lunghezze d’onda. È composto da un grande bacino leggermente superiore al pelo dell’acqua che viene riempito da onde capaci proprio di superare tale altezza. L’acqua raccolta è incanalata verso turbine idrauliche che sfruttano proprio questo battente per produrre potenza elettrica.


In figura: funzionamento dello Wave Dragon 


A seconda delle condizioni climatiche ha una resa differente:


Una delle tante sfide che il mare pone è la variabilità delle sue condizioni, gli WEC devono quindi esser costruiti in modo da adattarsi alle variazioni metereologiche, ma anche ai diversi siti di installazione! Le condizioni meteomarine dell’oceano Atlantico sono ben diverse da quelle caratteristiche del Mediterraneo, che è sottoposto ad un potenziale minore (onde più basse) e può comportare problematiche come il biofouling*.

L’Enea (l’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile) e il Politecnico di Torino hanno cercato di ovviare al problema di adattabilità con la versione 2.0 del PEWEC.

Dentro lo scafo (3 m di larghezza per 2 di altezza) che sembra un barile tagliato longitudinalmente, ci sono dei pendoli (Pewec sta appunto per Pendulum Wave Energy Converter): il movimento delle onde fa oscillare lo scafo e di conseguenza il pendolo; il motore, collegato al suo fulcro, produce così energia.


In figura: componenti del dispositivo Pewec


Il principio di funzionamento è uguale a quello delle dinamo nelle biciclette! In questo caso però il motore e il pendolo dovranno lavorare sempre al massimo o vicino, per avere buona resa. Per questo motivo i ricercatori hanno pensato di installare sensori in mare e sistemi di previsione del moto ondoso che avvertono il Pewec quando il mare sta cambiando: lo strumento si adatterà per continuare a produrre al meglio, modificando per esempio, l’altezza del pendolo. 

Il Pewec è pensato per il Mediterraneo, dove le onde sono di piccola altezza e alta frequenza. Potrebbe risultare una grande risorsa per l’autosufficienza energetica di piccole isole, ancora alimentate da centrali diesel. Sono da immaginare applicazioni in mare aperto e, a differenza delle turbine eoliche, non visibili dalla costa, anzi, sarà pure necessario segnalarli. Ciò comporta un enorme vantaggio per l’accettabilità sociale.

E’ importante aggiungere che questi dispositivi, con piccole modifiche, possono adattarsi al meglio anche in altre acque come quelle portoghesi, in cui le onde hanno elevata ampiezza.

OTEC - Ocean Thermal Energy Conversion


Un altro sistema di conversione dell’energia marina sono i sistemi OTEC (“Ocean Thermal Energy Conversion= “Conversione dell’energia termica degli oceani”), impianti che producono energia elettrica a partire dalla differenza di temperatura fra l’acqua superficiale calda e quella fredda nelle profondità marine. Solamente le zone tropicali sono adatte ad ospitare questi sistemi, grazie ad un gradiente di temperatura poco maggiore di 20 °C (data la temperatura superficiale del mare di 26°C, costante per la quasi totalità dell’anno, grazie all’irraggiamento solare costante) ed un forte gradiente batimetrico (con forti pendenze che rendono facilmente accessibile il prelievo dell’acqua fredda).

I mari temperati e poco profondi invece, quali il Mediterraneo, non sono adatti in quanto la temperatura superficiale dell’acqua varia da qualche decina di gradi (12-16 °C) nel periodo invernale fino a circa 24-26°C durante l’estate. L’escursione termica superficiale causerebbe una forte riduzione delle ore equivalenti* che renderebbe antieconomico l’investimento.

In figura: Batimetria tipica di aree vulcaniche


Negli anni '70 e '80 gli Stati Uniti, il Giappone e molti altri paesi iniziarono a sperimentare i sistemi OTEC nel tentativo di sviluppare una valida fonte di energia rinnovabile. Nel 1979 i ricercatori americani hanno messo in funzione il primo impianto OTEC in grado di generare quantità utilizzabili di energia elettrica, circa 15 kilowatt di potenza netta. Questa unità, chiamata Mini-OTEC, era un sistema a ciclo chiuso montato su una chiatta della US Navy a pochi chilometri dalla costa delle Hawaii .

Il 21 agosto 2015 alle Hawaii è stata inaugurata e collegata alla rete di distribuzione elettrica  la prima centrale  OTEC per generare elettricità pulita e inesauribile, 24 ore al giorno, 365 giorni l’anno.  L'impianto della Makai Ocean Engineering, situato nel NELHA, ha una potenza di 100 kW* di elettricità sostenibile e continua, sufficiente per alimentare 120 case delle Hawaii all'anno.

Questo è il primo vero impianto OTEC a ciclo chiuso ad essere collegato a una rete elettrica statunitense e rappresenta un importante risultato per le Hawaii, gli Stati Uniti e l'energia rinnovabile marina.
Per ora i costi di realizzazione di una centrale di questo tipo sono eccessivi per rendere l’elettricità prodotta competitiva e sostenibile dal punto di vista economico. Nonostante sia una tecnologia ancora agli inizi, promette di concorrere nel progetto di portare le Hawaii a produrre il 100 per cento della propria energia da fonti rinnovabili insieme a Sole, vento e oceani, entro il 2045.

I sistemi OTEC possono essere installati:
- off-shore: su piattaforme galleggianti ancorate al fondo del mare;
- on-shore: in prossimità della costa.


In figura: impianto off-shore (sopra) e on-shore (sotto)

In base alla tipologie di ciclo si distinguono in:
OTEC a Ciclo Aperto: l’acqua marina è sia il fluido termovettore* che il fluido di lavoro* del ciclo; 
OTEC a Ciclo chiuso: l’acqua marina è il fluido termovettore, mentre il fluido di lavoro è tipicamente ammoniaca o altri fluidi di origine organica.
• OTEC Ibrido: combinazione di ciclo aperto e ciclo chiuso, in cui il ciclo chiuso è utilizzato come ciclo di bottoming, di recupero sulla parte calda non utilizzata dal ciclo aperto.

Svantaggi:
• bassa efficienza (rendimento di circa 5%)
• alto costo
• impianti di grandi dimensioni a causa delle grandi portate

Vantaggi:
• fonte di energia pulita, ecosostenibile e in grado di fornire enormi livelli di energia, grazie alla grande estensione oceanica
• Non ci sono costi di combustibile (acqua di mare gratuita) nè sistemi d’accumulo;
• Le ore equivalenti sono dell’ordine delle 7900 all’anno (potenza costante (24 ore su 24, 7 giorni su 7));
• utilizzo di tecnologie e materiali standard già impiegati nell’industria marina.


Otec a ciclo chiuso


L’acqua calda superficiale prelevata (25-30°C) fa evaporare il fluido di lavoro, di solito ammoniaca, il quale passa in una turbina per produrre energia elettrica; in seguito viene raffreddata  nel condensatore mediante acqua fredda (4-5°C) prelevata in profondità (si arriva a valori superiori ai 1000 m).   

In figura: Impianto OTEC a ciclo chiuso e Diagramma T-s

Otec a ciclo aperto


L’acqua marina superficiale calda viene fatta passare in un deareatore e in un separatore flash: il liquido viene reiniettato in mare, mentre il vapore viene mandato in turbina per produrre energia elettrica ed in seguito condensato  nel condensatore mediante acqua marina fredda. Infine, viene iniettato in mare.
A causa del rendimento molto basso, minore dell’OTEC chiuso, questa tipologia non si sta avendo sviluppi.

In figura: Impianto OTEC a ciclo aperto

Considerazioni finali


Nonostante l’elevata intensità energetica della risorsa marina quasi tutte le tecnologie finora descritte ed elencate anche in seguito, sono allo stadio prototipale! Perché? Si elencano sintenticamente i motivi:
  • Rendimenti di conversione bassi. La conversione elettrica avviene in più stadi a catena ed il valore finale fa fatica a superare il 20-30%. Per i sistemi OWC siamo addirittura intorno al 15%!
  • Trovare espedienti per adattare le tecnologie a differenti ambienti marini
  • Competitività economica: Il costo globale del KWh deve risultare uguale o inferiore a quelli di altre tecnologie rinnovabili oramai assodate.

Per concludere possiamo dire che il 2021 è stato un anno importante nello sviluppo dell'energia oceanica. Molte aziende stanno lavorando duramente per sviluppare nuovi prototipi migliorati e significative pietre miliari sono state raggiunte dai progetti in tutto il mondo. Dispositivi migliorati sono stati installati in mare, diversi progetti hanno aumentato i loro periodi operativi con risultati positivi ed in questo 2022 continueranno ad arrivare novità. Secondo il report annuale di OES (Ocean Energy Systems) in collaborazione con IEA (International Energy Agency) nel 2021  in Italia sono stati resi attivi i seguenti progetti:

  • Il dispositivo di energia delle onde REWEC3 nel porto di Civitavecchia (Roma) e OBREC nel porto di Napoli sono due esempi distinti in corso, che mostrano lo sviluppo di convertitori di energia delle onde integrati nei frangiflutti.
  • ISWEC, un convertitore di energia del moto ondoso ad assorbimento puntuale adatto ai mari a clima mite. Esso sta progredendo sotto un consorzio industriale di aziende italiane. 
  • Ocean Power Technologies (OPT) PowerBuoy dispiegato nel mare Adriatico da novembre 2018 dalla società italiana Oil&Gas Eni: viene utilizzato per studiare le applicazioni off-grid. 
  • Il convertitore di energia da onde H-WEP 1 è stato messo in funzione da Enel Green Power. 
  • Due progetti differenti dai precedenti ma altrettanto importanti sono in fase di sviluppo: GEM, l'aquilone dell'oceano e GEMSTAR, un'evoluzione della turbina GEM.

Siete interessati a conoscere più nel dettaglio i progetti italiani?


Legenda:


Gradiente termico oceanico: differenza di temperatura tra la superficie marina ed il fondale, in genere quello sfruttabile si attesta tra i 26-28 °C ed i 4°C.
Fluido termovettore: fluido utilizzato per il trasporto del calore dalla sorgente alle apparecchiature di utilizzazione o trasformazione.

Fluido di lavoro: fluido che effettua il ciclo termodinamico.

Ore equivalenti:  Rapporto tra energia effettivamente prodotta in un anno e potenza nominale dell'impianto. Tipicamente, il valore è inferiore alle ore effettive di funzionamento.
kW, MW, GW: unità di misura della potenza, rispettivamente chilowatt (10^3 W), megawatt (10^6 W) e gigawatt (10^9 W).
Generatori elettrici lineari: dispositivi che sfruttano il campo magnetico di un magnete fisso per generare elettricità.

Ugelli: In questo caso il termine è un po’ improprio, ma si usa per definire la parte finale della turbina che, essendo inserita in un diffusore, sfrutta maggiormente l’energia cinetica dell’aria. Per diffusore si intende una cassa opportunamente sagomata per migliorare le prestazioni della turbina.

Pale simmetriche: Geometria palare atta a funzionare anche a flusso invertito.

Rifrazione delle onde: Fenomeno che descrive l’effetto di dispositivi che convogliano onde piccole per crearne di più alte aventi quindi più energia.

Beccheggio: movimento oscillatorio longitudinale di galleggianti provocato dalle onde.

Biofouling: Accumulo di materiale organico come alghe e microrganismi su superfici bagnate, prevalentemente sommerse in mare. Tale fenomeno provoca l’alterazione delle caratteristiche superficiali degli oggetti modificando in alcuni casi, o addirittura peggiorando, il loro funzionamento.



Fonti:

- Appunti di “Conversione dell’energia”, corso di laurea magistrale di Ingegneria Energetica presso l’Università di Pisa. (prof.ssa    Zanforlin)
- Appunti di “Componenti e sistemi energetici”, corso di laurea magistrale di Ingegneria Energetica presso l’Università di Pisa. (prof. Andrea Baccioli)
-https://www.enelgreenpower.com/it/learning-hub/energie-rinnovabili/energia-marina
https://www.treccani.it/enciclopedia/pierre-simon-girard_%28Enciclopedia-Italiana%29/
Come funziona il Pewec, prototipo italiano per sfruttare l'energia delle onde - la Repubblica
OES | OES Annual Report 2021 (ocean-energy-systems.org)
OES | Waves | Oscillating bodies (ocean-energy-systems.org)
*Caratteristiche dei sistemi OWC e dei power take-off a questi applicabili (enea.it)
PowerBuoy® - Ocean Power Technologies
https://www.enea.it/it/eneaxexpo/energia-dal-mare-e-dagli-oceani/SchedaPewec.pdf
https://www.makai.com/ocean-thermal-energy-conversion/
https://delphipages.live/it/tecnologia/industria/ocean-thermal-energy-conversion
https://www.lifegate.it/hawaii-elettricita-energia-termica-oceano 
“Mappe di producibilità energetica dal moto ondoso e dalle correnti marine dei mari italiani” (G. Agate et al., 2012)





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