Attività sperimentale ENEA sull energia dal mare

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Rosa Bellini
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1 Attività sperimentale ENEA sull energia dal mare Alfredo Fontanella - ENEA Il futuro delle rinnovabili: stato della ricerca e nuove applicazioni Rimini, 8 novembre 2016

2 ARGOMENTI - Specificità della produzione di energia dal mare - Sviluppo delle tecnologie - Esperienza ENEA

3 PRODUZIONE DI ENERGIA DAL MARE ENERGIA DAL MARE MOTO ONDOSO CORRENTI MAREE GRADIENTI TERMICI GRADIENTI SALINI PUNTI DI FORZA - Superficie dei mari - Disponibilità dei mari - Energia meccanica - Densità acqua - Persistenza e prevedibilità ELEMENTI CRITICI - Ostilità dell ambiente marino - Ampiezza delle variazioni - Onerosità operazioni in mare Potenziale comparabile con solare o eolico Stadio di sviluppo delle tecnologie in fase pre-commerciale

4 Opportunità economiche Attività dimostrativa Riconversioni industriali Sviluppo turistico INVESTIMENTI IN R. & S. MERCATI PROSPETTIVE RECUPERO INVESTIMENTI COMPETITORS INVESTIMENTI PER R&S DA CREARE MEDIO - LUNGHE MEDIO - PICCOLI LIMITATI

5 Tecnologie disponibili Principali sistemi Attenuatori Assorbitori puntuali Battente oscillante Colonna d acqua oscillante Tracimazione Rigonfiamento Inerziali APPLICAZIONI Sviluppatori Oltre 250 Proposte originali Oltre 100 Studi approfonditi Circa 50 Prototipi scala significativa Circa 20 Prossimi fase commerciale Circa 10 Sistema predominante Nessuno Variegato Vivace Nessuna posizione dominante

6 Sviluppo di tecnologie Wave Energy Converter STADIO TRL DISPOSITIVO SCALA AMBIENTE Modello concettuale 1:100 1:25 Laboratorio 2 4 Modello completo 1:25 1:10 Vasca navale Modello operativo 1:5 1:2 Mare Prototipo 1:2 1:1 Mare 5 9 Dimostrativo 1:1 Mare CONCEPT WAVE FARM Fonte: Programma europeo EquiMar SCALATURA RIFERITA ALLA RISORSA ENERGETICA: ALTEZZA DELL ONDA DI RIFERIMENTO

7 Criterio di scalatura dei dispositivi di prova Similitudine di Froude = = Quantità Valore per la scalatura Altezza/Lunghezza d onda/spostamenti(m) s Spostamento angolare(º) 1 Tempo/Periodo(s) s 0,5 Frequenza(Hz)o(s -1 ) s -0,5 Velocità(m/s) s 0,5 Velocitàangolare(rad/s) s -0,5 Accelerazione(m/s 2 ) 1 Massa(kg) s 3 Forza(N) s 3 Potenza(W) s 3,5 1 W (scala 1:100) 10 WM (scala 1:1)

8 Esperienza ENEA: Il dispositivo PEWEC

9 Modello matematico! "#$ # $ %# &# ' ( )*+ ",$, $ %, &, ' - )*+ " $ $ % & =. /01 '. 21

10 Regolazione VARIAZIONE DELLA GEOMETRIA - servomeccanismi - casse d acqua VARIAZIONE VELOCITÀ OSCILLAZIONE - pilotaggio motore coppia

11 Prototipi in scala Ambiente Scala Onda riferim. Scafo R x W (m) h (m) freq (s) Potenza LABORATORIO 1:45 0,05 1,1 0,52 x 0,505 0,6 W VASCA NAVALE 1:12 0,19 2,1 1,95 x 1,90 60 W MARE 1:1 2,25 7,4 23,7 x 22,7 (*) 350 kw (*) (*) stima Motor Power Company 1:45 1:12 Motor type SKA DDR Stall torque Nm Peak torque Nm Speed Rpm Poles number Inertia Kg cm Weight Kg Ex. diameter mm Hole diam. mm Tickness mm

12 Progettazione del prototipo in scala 1:45

13 Fabbricazione del prototipo in scala 1:45

14 Prove in laboratorio con prototipo 1:45 60cm 50m

15 Strumentazione per il monitoraggio BATTERIE 5 SCHEDA INCLINOMETRO 2 ROUTER 6 DRIVER GENERATORE 3 INCLINOMETRO 7 SCHEDA CELLA CARICO 4 SCHEDA ACQUISIZIONE 8 INVERTER

16 Prove in vasca navale con prototipo 1:45

17 Prototipo in scala 1:12 - Progettazione

18 Prototipo in scala 1:12 - Fabbricazione

19 Vasca navale INSEAN-CNR Bacino rettilineo 220 x 9 m h 3,5 m

20 Prove in vasca navale - allestimento

21 Prove in vasca navale - strumentazione

Prove in vasca navale - risultati TIPO DI PROVE RISULTATO A CANALE VUOTO VERIFICA QUALITÀ ONDE ASSENZA ONDE FREQUENZA CARATTERISTICA A PENDOLO BLOCCATO

22 Prove in vasca navale - risultati TIPO DI PROVE RISULTATO A CANALE VUOTO VERIFICA QUALITÀ ONDE ASSENZA ONDE FREQUENZA CARATTERISTICA A PENDOLO BLOCCATO RISPOSTA IN FREQUENZA SCAFO CON ONDE REGOLARI EFFICIENZA CATTURA > 60%(*) CON ONDE IRREGOLARI EFFICIENZA CATTURA > 40% (*) (*) Punto di regolazione fisso

23 Progettazione del banco 45 mm 840 mm 2000 mm mm 620 mm 860 mm

24 Hardware in the loop ONDA INCIDENTE MOTO DELLO SCAFO AZIONI SUL PENDOLO CONTROLLO

25 Conclusioni - L energia dal mare può rappresentare una interessante prospettiva di sviluppo economico - A fronte di una apparente semplicità dei fenomeni fisici, la realizzazione di dispositivi validi dal punto di vista produttivo non è banale - L ENEA ha sviluppato capacità nella realizzazione di prototipi e nell allestimento di prove di tipo complesso, che può mettere a disposizione dell industria

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