[05/07/2011] News

Energia da moto ondoso: fattibilitą e produttivitą nel Mediterraneo

Impianti a La Spezia, Alghero e Pantelleria

Il Dipartimento di meccanica del politecnico di Torino sta progettando da tempo come utilizzare l'energia del moto ondoso nel Mediterraneo e la Wave For Energy sta anche cercando di farlo concretamente.  Nel rapporto "Energia da moto ondoso, fattibilità e produttività i ricercatori (G. Bracco, E. Giorcelli, A. Gulisano, G. Mattiazzo  e D. Poggi) spiegano che «A  partire dagli anni '70 negli stati del Nord Europa e in particolar modo in Scozia si è iniziato a studiare con continuità l'estrazione di energia da moto ondoso. Da allora fino a oggi molti convertitori di moto ondoso (Wave Energy Converters, spesso abbreviato WECs) sono stati proposti e di alcuni di essi è in atto un tentativo di commercializzazione. Uno dei primi convertitori e al contempo uno dei più famosi è il "Duck", ideato dal Prof. Stephen Salter all'Università di Edimburgo e presentato nel 1974. Attualmente i più avanzati sistemi di conversione di energia da moto ondoso (Pelamis, Wave Dragon, AWS, Aquamarine Oyster) presentano diversi inconvenienti: Parti mobili immerse in acqua; Presenza di sostanze inquinanti a bordo; Difficoltà di manutenzione delle parti completamente sommerse; Limite critico di funzionamento dei sistemi».

Il documento analizza anche la risorsa dalla quale produrre energia: «Il moto ondoso è generato dal vento che spira su ampie distese di mare. Il meccanismo di generazione delle onde e complesso e tutt'oggi sono in corso numerose analisi per comprendere più approfonditamente il fenomeno. Tuttavia può essere riassunto in tre fasi principali:1. Il vento esercita delle forze tangenziali sulla superficie del mare inducendo la formazione di onde. 2. Flussi turbolenti creano fluttuazioni di sforzi normali e di taglio che, se in fase con il sistema di onde presente, incrementano la formazione ondosa. 3. Raggiunta una certa dimensione, il vento esercita una forza maggiore sulla parte più elevata dell'onda, aumentandone ulteriormente le dimensioni. L'energia solare che genera i venti che spirano lungo le distese marine può essere concentrata in onde con livelli di potenza fino a oltre 1'000 kW al metro di lunghezza di cresta d'onda. La risorsa di energia da moto ondoso è stimata essere compresa tra 8'000 e 80'000 TWh annui in confronto alla produzione attuale di energia elettrica che raggiunge i 20'000 TWh all'anno. La tecnologia che oggi rappresenta lo stato dell'arte potrebbe essere in grado di estrarre approssimativamente 800 GW per un totale di 2'000 TWh di energia prodotta all'anno».

Le potenzialità del Mediterraneo per produrre energia dalle onde sono probabilmente sottovalutate: «Pur presentando dei livelli di potenza media della risorsa inferiori rispetto a siti oceanici (5÷15 kW/m in confronto a 40÷70 kW/m), il bacino del Mediterraneo riveste un'importanza strategica per lo sfruttamento di questa nuova fonte di energia rinnovabile - dicono al Politecnico di Torino - Le motivazioni a sostegno di questa tesi sono: 1. Il Mediterraneo può diventare il sito di installazione preferenziale di prototipi di nuovi wave energy converter (WEC), garantendo un'onda più regolare e meno potente di quelle oceaniche. L'individuazione di un sito labolatorio/palestra per questo tipo di attività risulta essenziale. 2. La presenza di numerose isole e arcipelaghi minori, attualmente alimentati da fonti energetiche non sostenibili e vincolate alla rete continentale, consente lo sfruttamento della tecnologia ondosa, integrata in architetture più complesse di approvvigionamento sostenibile, per raggiungere l'indipendenza energetica delle stesse dal territorio nazionale. 3. Al contrario di aree del nord Europa, dove la risorsa energetica raggiunge livelli di potenza maggiori, ma l'attuale sviluppo della rete di trasporto elettrico terrestre non ha adeguati livelli di sviluppo in zone costiere, l'Italia e l'intero bacino del Mediterraneo presentano una capacità di connessione costiera estremamente elevata. Questo può implicare un notevole vantaggio socio-economico per lo sviluppo di questa tecnologia nell'area Mediterranea».

Per sfruttare l'energia delle onde in Mediterraneo e soprattutto lungo le coste italiane più vocate, i ricercatori del Politecnico di Torino hanno realizzato il Convertitore Iswec (Inertial Sea Wave Energy Converter). Giuliana Mattiazzo  e Andrea Gulisano spiegano di cosa si tratta: «E' un convertitore di tipo galleggiante che utilizza l'inclinazione del fianco dell'onda per produrre energia elettrica. La Fig. 1 mostra il funzionamento schematico del dispositivo. Il galleggiante va orientato con l'asse di precessione  rivolto verso la direzione delle onde, in questo modo il moto ondoso è in grado di indurre un moto di beccheggio perpendicolare all'asse di precessione. Grazie alla combinazione della velocità di beccheggio con la velocità di rotazione propria del volano, nascono gli effetti inerziali che generano una coppia giroscopica attorno all'asse di precessione. Il volano è sostenuto da una piattaforma che ne permette la rotazione attorno all'asse e quindi il sistema giroscopico inizia il moto di oscillazione. Smorzando tale moto con un generatore elettrico opportunamente controllato è possibile estrarre energia dal sistema giroscopico e in ultima analisi dal moto ondoso».

Il sistema Iswec nasce per trovare una risposta al fabbisogno energetico di arcipelaghi e isole minori tipiche del Mediterraneo, I ricercatori evidenziano che «Due sono le principali differenze tra mari chiusi come il Mediterraneo e gli oceani: 1. Gli oceani presentano una potenza media delle onde maggiore 2. I bacini chiusi come il Mediterraneo hanno una frequenza delle onde più alta rispetto ai mari aperti»

Grazie a questa caratteristica l'Iswec si distingue dai sistemi già esistenti «Riuscendo ad estrarre energia dal moto ondoso in modo proporzionale al quadrato della frequenza delle onde incidenti. Mentre i dispositivi ottimizzati per gli oceani sfruttano principalmente l'altezza elevata dell'onda tipica di tali ecosistemi, Iswec, lavorando sulla frequenza e sulla pendenza del fianco dell'onda, è capace di estrarre un elevato quantitativo di energia anche da onde poco potenti tipiche di mari chiusi. Ciononostante Iswec è applicabile con successo anche su onde oceaniche, dove è capace di sfruttare le elevate pendenze dei fianchi delle onde, create dalle altezze elevate, nonostante le basse frequenze».

Iswec si distingue dagli altri convertitori di moto ondoso perché: non presenta parti mobili immerse in acqua; Non presenta quantitativi significativi di sostanze inquinanti a bordo; é facilmente ispezionabile e accessibile per manutenzioni; Il dispositivo presenta un maggiore campo di funzionamento grazie alla regolazione della velocità del volano. Mattiazzo  e Gulisano spiegano che «Quest'ultimo punto è una delle potenziali chiavi di successo del sistema Iswec. Mentre altri competitor sono costretti ad arrestare il funzionamento del sistema se le onde incidenti presentano potenza troppo elevata, oppure altre applicazioni di sfruttamento di energie rinnovabili, come le pale eoliche, devono essere messe a bandiera se il vento supera un valore limite, il giroscopio azionato di Iswec può essere parzializzato grazie al controllo attivo del sistema e l'intero dispositivo può estrarre un quantitativo di energia anche dalle onde a maggior contenuto energetico incidenti».

I ricercatori spiegano che attualmente stanno studiando 3 siti di installazione nel Mediterraneo italiano: «1. La Spezia, perché stiamo studiando un sistema integrato di approvvigionamento energetico per l'isola di Gorgona 2. Alghero, perché è uno dei siti d'installazione con la maggior potenza d'onda disponibile 3. Pantelleria, perché stiamo portando avanti un progetto per l'installazione»

La produttività annua per i tre sistemi è: La Spezia 2'080 MWh/anno; Alghero 3'110 MWh/anno; Pantelleria 2'600 MWh/anno. Da quanto sappiamo per l'istallazione di Gorgona ci sono problemi perché la zona migliore per installare il sistema Iswec ricade in zona A del Parco nazionale dell'Arcipelago Toscano e comunque fa parte di una Zona di protezione speciale a mare dell'Ue.

Comunque un dispositivo di 60 kWp potrebbe produrre una quantità di energia da moto ondoso interessante anche per bacini chiusi come il mar Mediterraneo: «Questa risorsa energetica innovativa risulta conveniente anche rispetto alle tradizionali fonti di energia rinnovabile, fotovoltaico ed eolico, sia in termini di produttività sia in termini di ingombri e impatto ambientale».

W4E rappresenta lo sviluppo e la commercializzazione di Iswec Il 14 Aprile 2010 nasceva lo Spin-off del Politecnico di Torino W4E - Wave for Energy Srl - spiega Gulisano - L'inizio dell'esperienza nel campo del moto ondoso, in realtà, risale al 2005. Da allora continue ricerche, partecipazioni a workshop internazionali, collaborazioni con centri di ricerca internazionali (University of Edinburgh e Emec European Marine Energy Center nelle Isole Orcadi), hanno accresciuto le competenze del team in questo ambito. Attualmente la società sta per portare prima in vasca e poi in mare, entro il 2011, un modello in scala 1:8 del sistema di conversione Iswec. Questo step sarà cruciale per gli sviluppi futuri della società. W4E intende sfruttare la tecnologia sviluppata per due tipologie diverse di applicazioni: 1. Stand-Alone, per alimentare dispositivi di segnalazione e comunicazione necessari in aree marine per la sicurezza, la gestione e il controllo. 2. Grid-Connected, per la generazione di energia da introdurre nella rete elettrica terrestre alimentando la produzione da risorse rinnovabili. Il mercato di sbocco della società sarà sia il bacino del Mediterraneo sia aree oceaniche, potendo contare su di una tecnologia altamente versatile e scalabile rispetto alla maggior parte dei competitor attuali».

Attualmente la società sta andando avanti su diverse linee di lavoro:  Ricerca e sviluppo per il miglioramento della tecnologia brevettata Iswec; Ingegnerizzazione e industrializzazione del sistema; Definizione partnership commerciali e produttive; Analisi e definizione siti d'installazione; Sviluppo mercato Stand-Alone; Definizione possibilità d'investimento.

La Mattiazzo conclude: «W4E sta affrontando la sfida di far diventare realtà un'idea innovativa, nata da ricercatori del Politecnico di Torino e potenzialmente capace di dare una nuova e potente spinta allo sviluppo del settore delle energie rinnovabili. Per far diventare il nostro mondo un po' più verde, grazie al blu del mare che ci circonda».

 

Per informazioni: http://www.waveforenergy.com

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