Scheda Prodotto Emblematico Italiano

#Renewables
#Sustainability
WaveSAX
Sistema
modulare
innovativo per
la generazione
d’energia
elettrica
da moto ondoso
CONTESTO
Le risorse del mare sono una delle più promettenti fonti di energia rinnovabile a
livello mondiale, ma lo sviluppo di dispositivi per la generazione elettrica da
fonte marina richiede l’integrazione fra diverse attività, tra cui la valutazione
dettagliata della risorsa energetica, l’analisi con modelli numerici, gli studi
fisici a scala in laboratorio, le misure ondametriche in sito e la predisposizione
di un sito sperimentale per le prove in mare.
L’Italia, con quasi ottomila chilometri di coste, è in condizioni di essere uno dei
Paesi leader per la ricerca, lo sviluppo e l’implementazione di nuove tecnologie
per lo sfruttamento dell’energia da fonte marina. Tuttavia, il minor potenziale
energetico del Mediterraneo, se confrontato ad esempio con l’oceano Atlantico,
impone sforzi aggiuntivi nella valutazione dettagliata delle risorse disponibili e
nella ricerca sui metodi e dispositivi più idonei per la generazione elettrica.
Prototipo del dispositivo WaveSAX (scala 1:5).
PRODOTTO
Area
Produzione di energia
elettrica e protezione
dell’ambiente
Progetto
Energia elettrica
da fonte eolica
e da fonte marina
A fronte del contesto sopra delineato, RSE ha sviluppato un’attività di ricerca
che ha portato alla progettazione e realizzazione di un prototipo di dispositivo
innovativo per la generazione di energia elettrica da fonte marina, denominato
WaveSAX, concepito per essere installato in strutture marittime costiere, nelle
condizioni dei moti marini tipici del mare Mediterraneo.
L’attività è stata preceduta da uno studio accurato dello stato dell’arte sui
dispositivi esistenti o in fase di sviluppo, individuando vantaggi e svantaggi delle
diverse soluzioni e verificando la loro applicabilità nel contesto del mare
Mediterraneo.
Dopo aver individuato come più adatta la soluzione progettuale del tipo
Oscillating Water Column (OWC), RSE ha proceduto, nell’ottica di ottimizzare le
prestazioni degli attuali sistemi, allo studio di una soluzione di turbina in grado
di sfruttare direttamente il flusso dell’acqua, invece di quello dell’aria all’interno di una camera.
Gli studi di sviluppo di WaveSAX hanno quindi riguardato in modo particolare l’analisi fluidodinamica della
componente fissa e mobile del dispositivo per la conversione di energia da moto ondoso considerando onde di
modellazione rappresentative del clima d’onda tipico per un sito costiero italiano. Dai risultati delle simulazioni
numeriche, si è stimata così l’energia annuale disponibile in corrispondenza della sezione di lavoro della turbina,
l’energia producibile in condizioni di esercizio, e partendo da una soluzione ottimizzata, si è stimata la potenza
assorbita dalla girante stessa.
A valle delle attività di simulazione sono stati realizzati prima prototipi a scala 1:20 del dispositivo con cui sono
state effettuate prove nella vasca del laboratorio idraulico del HMRC-Hydraulics and Marine Research Centre
dell’Università di Cork (Irlanda) e da ultimo un prototipo idraulico a scala 1:5 del dispositivo WaveSAX ottimizzato.
I vantaggi più rilevanti del dispositivo WaveSAX, rispetto alle tecnologie esistenti possono essere così sintetizzati:
disegno modulare, di facile adattabilità e riproducibilità;
flessibilità d’installazione nei diversi contesti e strutture costiere italiane;
amplificazione idrodinamica per il clima ondoso dominante del mare Mediterraneo;
ottimizzazione dell’efficienza di generazione in funzione dell’intensità e direzione del moto ondoso incidente;
elevato sfruttamento dell’energia disponibile per metro lineare di fronte d’onda, con trasformazione diretta dal
moto ondoso;
minori costi d’installazione, manutenzione e trasmissione dell’energia.
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UTILIZZO DEL PRODOTTO
Come sopra riportato, il dispositivo WaveSAX è stato concepito per essere installato in strutture marittime
costiere, nelle condizioni dei moti marini tipici del mare Mediterraneo.
Due sono le caratteristiche di fondamentale importanza nel suo disegno:
la flessibilità (può essere installato sfruttando opere esistenti o da costruire per altri scopi);
la replicabilità (è utilizzabile in forma modulare e ripetitiva nelle diverse condizioni climatiche e morfologiche
della costa italiana).
Gli studi finora realizzati hanno permesso di validare la funzionalità del dispositivo e di valutare con prove di
laboratorio il suo comportamento nelle condizioni tipiche dei mari italiani. A valle di prove in condizioni tipiche di
moto ondoso, verificando inoltre altri componenti come fissaggi, potenza di generazione, monitoraggio e sistema
di controllo, sarà possibile provare il dispositivo direttamente in mare. Uno dei siti potenzialmente adatti, di cui
sono state rilevate le caratteristiche con un monitoraggio di lungo periodo, è costituito dall’antimurale del Porto
di Civitavecchia (Costa Laziale), dove il prototipo può essere facilmente installato e monitorato.
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BIBLIOGRAFIA
M. Peviani, Wavesax, conceptual design and perspectives, Offshore Wind and other marine renewable Energies in
Mediterranean and European Seas - OWEMES 8th Edition, July, 2015
G. Agate, A. Amicarelli, A. Danelli, M. Peviani, Optimization of the Wavesax device: numerical modelling and ocean
wave basin tests, MARINE 2015 VI International Conference on Computational Methods in Marine Engineering,
Roma, June 2015
M. Peviani, A. Danelli, F. Paladini, F. Carli, S. Bonamano, Valutazione del potenziale energetico dal moto ondoso
attraverso stazioni di monitoraggio e studi con modellistica numerica, Rapporto RSE 15000670, RdS, Febbraio 2015
G. Agate, A. Amicarelli, A. Danelli, M. Peviani, Ottimizzazione del disegno di un dispositivo di generazione
d’energia dal moto ondoso: simulazioni numeriche e studi in vasca di laboratorio idraulico, Rapporto RSE 15000671,
RdS, Febbraio 2015
Questo lavoro è stato finanziato dal Fondo di Ricerca
per il Sistema Elettrico nell’ambito dell’Accordo
di Programma tra RSE S.p.A. ed il Ministero
dello Sviluppo Economico – D.G. Nucleare,
Energie rinnovabili ed efficienza energetica
– in ottemperanza al DM, 8 marzo 2006.
Ricerca sul Sistema Energetico – RSE S.p.A.
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