Impianti REWEC per la produzione di energia dal moto ondoso

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1 Lecce 30 giugno 1 luglio 2011 Studi di Aggiornamento sull'ingegneria Off Shore e Marina AIOM Impianti REWEC per la produzione di energia dal moto ondoso Ordinario di Costruzioni Marittime Direttore del Laboratorio NOEL

2 ENERGIA DALLE ONDE SALTER DUCK PRESENTATO SU NATURE DA SALTER (1974).

3 Report OES-IA Annex II Task 1.1 Guidelines for Development and Testing of Ocean Energy Systems March OES-IA Document nº T Energia ondosa nel mondo, in kw/m ricavata dai dati ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) WAM model ; I dati sono stati calibrati e corretti (da OCEANOR) utlizzando dati di ondametri e del satellite TOPEX

4 Energia ondosa in Europa e nel Mediterraneo, in kw/m ricavata dai dati ECMWF- WAM model ; dati calibrati e corretti da FUGRO-OCEANOR.

5 Energia ondosa in Europa e nel Mediterraneo, in kw/m ricavata dai dati ECMWF- WAM model ; dati calibrati e corretti da FUGRO-OCEANOR.

6 Falcao, 2010

7 SISTEMI OWC (OSCILLATING WATER COLUMN) Gli OWCs sono costituiti da camera d aria pneumatica collegata al mare aperto tramite un apertura verticale. Le creste e i cavi delle onde entrando all interno dell OWC, comprimono e decomprimono l aria nella camera, compresa tra la superficie libera del mare all interno dell impianto e la copertura dello stesso, creando così un flusso d aria oscillante che va ad azionare una turbina collocata nella parte superiore della camera. Mutriku (SP) Kujukuri (JP) Gli OWCs è una delle tecnologie più sfruttate per la conversione di energia dalle onde. Diversi prototipi sono stati realizzati e testati in differenti parti del mondo (Giappone, Norvegia, Cina, India, Regno Unito, Portogallo, Australia, Spagna, ecc ). I prototipi attualmente più noto sono il LIMPET e l OWC di Pico.

8 I SISTEMIREWEC3 (OU-OWC, OJ-OWC) Gli impianti REWECs (REsonantWaveEnergy Converterso U-OWCs), grazie all aggiunta del condotto verticale, garantiscono prestazioni in termini di assorbimento di energia ondosa, migliori rispetto ai classici impianti OWC. Esistono diversi realizzazioni di REWECs, la più semplice e la più conosciuta e la Realizationn.3.3 CASSONE OWC TRADIZIONALE CASSONE REWEC: U-OWC ξ ξ

9 Un cassone REWEC3 è costituito da un condotto verticale (1) interagente con il moto ondoso incidente mediante un imboccatura superiore (2). Tale condotto è, poi, collegato ad una camera di assorbimento (3) attraverso una luce di fondo (4). La camera di assorbimento è posta in contatto con l atmosfera mediante un condotto (5) nel quale è alloggiata una turbina self-rectifying (6). Perciò, la camera di assorbimento contiene una massa d acqua (3a) nella parte inferiore e una sacca d aria (3b) nella parte superiore.

10 REWEC 3 CRESTA D ONDA CAVO D ONDA A causa del moto ondoso davanti alla parete si genera una fluttuazione di pressione sull imboccatura superiore esterna del condotto verticale, che causa in fasi alterne l entrata e l uscita dell acqua dall impianto. La fluttuazione porta a comprimere (cresta d onda) e decomprimere (cavo d onda) il polmone d aria nella camera di assorbimento ed il flusso d aria generato fa azionare la turbina/generatore posizionata nella parte superiore della camera, producendo energia elettrica.

11 VERIFICA IN MARE DI UNMODELLO IN SCALA1:10 DIUN REWEC3/3 NEL LABORATORIO NATURALE DI INGEGNERIA MARITTIMA NOEL ( DELL UNIVERSITÀ MEDITERRANEA, SUL LUNGOMARE DI REGGIO CALABRIA Messina STRETTO DI MESSINA NOEL lab Il mare di Reggio Calabria, grazie a delle condizioni meteomarine eccezionali, rappresenta un laboratorio naturale per le verifiche di ingegneria marittima e navale. Per numerosi giorni l anno, si realizzano stati di mare con H s compresa tra 0.2 e 0.8m che rappresentano modelli in scala ridotta di Froudedi grandi mareggiate oceaniche. Reggio Calabria

12 PRIMO ESPERIMENTO SU UN REWEC1 NEL LABORATORIO NATURALE DI INGEGNERIA MARITTIMA NOEL ( 21 B B 1 SECT A-A SUL LUNGOMARE DI REGGIO CALABRIA A A SECT B-B 21

13 Il primo esperimento su un modello in scala ridotta del REWEC1 (dicembre 2001) compressore polmone d'aria x wave direction l ξ c

14 B B Ø0.15 R SECT A-A A A 2.1 SECT B-B

15

16 [N/m ] Q [m /s] 0 p [N /m ] p

17 [m /s] Q [N/m ] p

18 Caratteristiche generali dei REWEC1 Riduzione dell intensità delle onde che si abbattono sulla costa Protezione costiera a basso impatto ambientale (tirante d acqua di alcuni metri) Possibilità di regolazione della massa d aria mediante controllo da terra

19 CASSONI CELLULARI DI TIPO REWEC3 PER LA CONVERSIONE DELL ENERGIA ONDOSA IN ENERGIA ELETTRICA: DALL INVENZIONE DEL PROF. PAOLO BOCCOTTI ALL ATTIVITÀ SPERIMENTALE NEL MARE DI REGGIO CALABRIA II 1 5 φ F 1 φ III lar ghe zza m ed ia co ndo tto: III II

20 UN ESPERIMENTO IN MARE SU UN MODELLO IN SCALA RIDOTTA Mare DI UN REWEC 3 (MAGGIO 2005) Saracinesche / turbine Blocchi zavorra in calcestruzzo +0.3 Terra massi guardiani

21 Un esperimento in mare su un modello in scala ridotta di un REWEC 3 (maggio 2005)

22 Un esperimento in mare su un modello in scala ridotta di un REWEC 3 (maggio 2005) 3 Saracinesche / turbine Mare Blocchi zavorra in calcestruzzo Terra massi guardiani

23 Un esperimento in mare su un modello in scala ridotta di un REWEC 3 (maggio 2005)

24 Il modello fisico in scala 1:10 costruito nel laboratorio naturale di ingegneria marittima dell Università Mediterranea, sul lungomare di Reggio Calabria. Il modello della diga REWEC aveva lunghezza complessiva di 16 m, su un Fondale di 2m. L esperimento è stato coordinato dal prof. Paolo Boccotti. La teoria di funzionamento del REWEC ed i risultati dell esperimento sono stati pubblicati sulla rivista Ocean Engineering (Vol. 34, Issues 5-6, 2007).

25 Alcuni risultati..

26 Alcuni risultati sul REWEC3.. i) Riduzione effetto riflessione con onde di vento ii) Grande amplificazione onde lunghe (swell) iii) Camera d aria con pressione media uguale alla pressione atmosferica iv) Incremento limitato di costi rispetto ai cassoni tradizionali

27 REWEC 3: energia elettrica prodotta, in media, in un anno da una diga di 1km di lunghezza Mare Tirreno: 4-6,000MWh/km Canale di Sicilia: 7,000MWh/km Sardegna (costa occidentale): 10,000MWh/km Coste atlantiche EU: 40,000MWh/km California: 65,000MWh/km

28 Il REWEC3 è un cassone cellulare in cemento armato, che può essere costruito in un bacino di prefabbricazione (v. foto) utilizzando le tecniche di costruzione ormai consolidate per la realizzazione delle dighe portuali.

29 REWEC3 : confronto con cassoni tradizionali Prolungamento della diga foranea del Porto Commerciale di Salerno Cassone REWEC3 Cassone tradizionale cavidotto per alimentazione faro Sovrastruttura di c.a materiale proveniente dai salpamenti materiale proveniente dai salpamenti materiale proveniente dai salpamenti pr MASSI NA 2 C

30 Porto di Genova: l impianto è stato inserito nel progetto di Renzo Piano

31 ILPROTOTIPOREWEC 3 PERILPORTODIFORMIA Negli ultimi anni l attenzione nel campo del settore marittimo si è rivolta sulle tematiche del risparmio energetico e dello sfruttamento di fonti rinnovabili. I porti costituiscono le aree di maggiore interesse, siano essi commerciali, e quindi di grandi dimensioni, siano essi turistici e quindi di dimensioni più limitate e con un fabbisogno energetico minore. L obiettivo è quello di realizzare dei veri e propri Green Ports., ovvero delle infrastrutture che siano in grado di soddisfare il fabbisogno interno di energia elettrica, e che, in ottica della integrazione porto-città, possano mettere a disposizione, in ambito urbano, l energia prodotta in surplus. In un porto turistico, la produzione di energia elettrica dalle onde, potrebbe realmente rendere i porti sostenibile dal punto di vista ambientale, abbattendo in maniera drastica il livello di emissioni inquinanti. I green ports oggi appaiono non più una ipotesi lontana, bensì una realtà valida da implementare, visti anche i capitali, pubblici e privati, che negli ultimi anni sono stati investiti. Il Marina di Cicerone si qualificherà come green port grazie all adozione di misure e tecnologie innovative ed inedite per il rispetto dell ambiente, il risparmio e la produzione energetica., ovvero i cassoni REWEC3/3.

32 B Il nuovo Porto turistico di Formia, MARINA DI CICERONE PIANTA CHIAVE H MOLO NORD H I MOLO EST E I L L E A A M M MOLO OVEST MOLO SUD B CASSONE REWEC3/ m

33 Il nuovo Porto turistico di Formia, MARINA DI CICERONE

34 Il nuovo Porto turistico di Formia, MARINA DI CICERONE sviluppato in logica di project financing da privati.

35 Lecce 30 giugno 1 luglio 2011 Studi di Aggiornamento sull'ingegneria Off Shore e Marina AIOM GRAZIE PER L ATTENZIONE Ordinario di Costruzioni Marittime Direttore del Laboratorio NOEL