G3 - Sessione Speciale sullo sfruttamento dell'energie Rinnovabili Marine Quartiere Fieristico di Ferrara, 23 Settembre 2016

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1 G3 - Sessione Speciale sullo sfruttamento dell'energie Rinnovabili Marine Quartiere Fieristico di Ferrara, 23 Settembre 2016 Stima preliminare del potenziale energetico combinato onde-vento all'interno del bacino del Mediterraneo Università degli studi di Genova Dipartimento di Ingegneria civile, chimica ed ambientale Francesco Ferrari

2 Introduzione Necessità di limitare la dipendenza da combustibili fossili scarsa efficienza di estrazione Risorse rinnovabili (solare, eolico e moto ondoso) variabilità della potenza prodotta Realizzazione di impianti offshore in acque profonde sfruttamento mare aperto Fonte: Perez-Collazo et al., A review of combined wave and offshore wind energy, Ren. and sust. En. Rew., 42 (2015)

3 Introduzione Necessità di limitare la dipendenza da combustibili fossili scarsa efficienza di estrazione Risorse rinnovabili (solare, eolico e moto ondoso) variabilità della potenza prodotta Sviluppo di impianti per la l'estrazione accoppiata di differenti risorse complementarità Fonte: Perez-Collazo et al., A review of combined wave and offshore wind energy, Ren. and sust. En. Rew., 42 (2015)

4 Obbiettivi Mappatura dei potenziali eolici e ondosi dell'intero bacino del mediterraneo Valutazione del grado di correlazione tra le due risorse Stima delle fluttuazioni di lungo periodo della risorsa eolica e ondosa

5 Simulazioni Modello atmosferico: WRF, v Passo griglia: 10 km - Inizializzazione: reanalisi CFSR (NCEP) Dominio di integrazione del modello WRF Periodo di simulazione /

6 Simulazioni Modello moto ondoso: Wavewatch III, v Passo griglia: 5 km - Inizializzazione: campi di vento a 10 m prodotti da WRF Dominio di integrazione del modello WW III Periodo di simulazione /

7 Stima potenziale eolico 1 3 Peolico= ρv 2 v :intensità del vento ρ :densità dell'aria Potenziale eolico medio annuo [W /m2 ]

8 Stima potenziale eolico 1 3 Peolico= ρv 2 v :intensità del vento ρ :densità dell'aria Potenziale eolico medio annuo [W /m2 ]

9 Stima potenziale eolico 1 3 Peolico= ρv 2 v :intensità del vento ρ :densità dell'aria Potenziale eolico medio annuo [W /m2 ]

10 Stima potenziale eolico 1 3 Peolico= ρv 2 v :intensità del vento ρ :densità dell'aria Potenziale eolico medio annuo [W /m2 ]

11 Stima potenziale eolico Inverno Primav. Estate Autunno Potenziale eolico medio stagionale [W /m2 ]

12 Stima potenziale eolico MV= P M PM max min P annua P M : potenza mese max più energetico P M : potenza mese meno energetico Pannua : potenza media annua min Variabilità mensile, MV [-]

13 Stima potenziale eolico SV= P S PS max min P annua PS : potenza stag. max più energetica PS : potenza stag. meno energetica Pannua : potenza media annua min Variabilità stagionale, SV [-]

14 Stima potenziale ondoso 1 2 Pondoso= ρh mo c g 16 ρ :densità dell'acqua H mo : altezza dell'onda c g : velocità di gruppo Potenziale ondoso medio annuo [ kw /m] Fonte: Besio et al., Wave energy resource assessment in the Mediterranean Sea on the basis of a 35-year hindcast, Energy 94 (2016)

15 Stima potenziale ondoso 1 2 Pondoso= ρh mo c g 16 ρ :densità dell'acqua H mo : altezza dell'onda c g : velocità di gruppo Potenziale ondoso medio annuo [ kw /m] Fonte: Besio et al., Wave energy resource assessment in the Mediterranean Sea on the basis of a 35-year hindcast, Energy 94 (2016)

16 Stima potenziale ondoso 1 2 Pondoso= ρh mo c g 16 ρ :densità dell'acqua H mo : altezza dell'onda c g : velocità di gruppo Potenziale ondoso medio annuo [ kw /m] Fonte: Besio et al., Wave energy resource assessment in the Mediterranean Sea on the basis of a 35-year hindcast, Energy 94 (2016)

17 Stima potenziale ondoso Batimetria Vento medio annuo [ m/ s ] Forte influenza di coste e batimetria Potenziale ondoso medio annuo [ kw /m]

18 Fonte: Besio et al., Wave energy resource assessment in the Mediterranean Sea on the basis of a 35-year hindcast, Energy 94 (2016) Stima potenziale ondoso Inverno Primav. Estate Autunno Potenziale ondoso medio stagionale [ kw /m]

19 Stima potenziale ondoso MV= P M PM max min P annua P M : potenza mese max più energetico P M : potenza mese meno energetico Pannua : potenza media annua min Variabilità mensile, MV [-] Fonte: Besio et al., Wave energy resource assessment in the Mediterranean Sea on the basis of a 35-year hindcast, Energy 94 (2016)

20 Stima potenziale ondoso SV= P S PS max min P annua PS : potenza stag. max più energetica PS : potenza stag. meno energetica Pannua : potenza media annua min Variabilità stagionale, SV [-] Fonte: Besio et al., Wave energy resource assessment in the Mediterranean Sea on the basis of a 35-year hindcast, Energy 94 (2016)

21 Correlazione p. eolico p. ondoso 1 N [ p e ( k ) p e ][ p o ( k ) po ] Re,o= Σ k=1 N σ eσ o Inverno Primav. Estate Autunno Coefficiente di correlazione medio stagionale [-]

22 Indice IS Pe Ce 1 m2 +P o C o 1 m) (1 Re,o ) ( IS= ( Pe Ce 1 m2 +P o C o 1 m) (1 R e,o ) max Inverno Primav. Estate Autunno Indice IS medio stagionale [-]

23 Andamento dei potenziali sul lungo periodo Calo dei valori medi durante la prima decade Successivo aumento Andamento annuo del potenziale eolico e ondoso

24 Conclusioni Mappatura del potenziale eolico ed ondoso del bacino del Mediterraneo sulla base di 35 anni di simulazioni Valutazione del grado di correlazione tra la il potenziale eolico ed ondoso Individuazione di un area sfruttabile per l'estrazione accoppiata tra isole Baleari, Sardegna e costa algerina Messa in evidenza di un aumento dei potenziali a partire dagli anni novanta, dopo un calo nel decennio precedente

25 Sviluppi futuri Estensione dello studio alle quote tipiche dei rotori eolici per piattaforme offshore (90, 100 e 125 metri)

26 Sviluppi futuri Estensione dello studio alle quote tipiche dei rotori eolici per piattaforme offshore (90, 100 e 125 metri) Aumento della risoluzione delle simulazioni per una migliore stima dei fenomeni (soprattutto per quanto riguarda l'interazione con le coste)

27 Sviluppi futuri Estensione dello studio alle quote tipiche dei rotori eolici per piattaforme offshore (90, 100 e 125 metri) Aumento della risoluzione delle simulazioni per una migliore stima dei fenomeni (soprattutto per quanto riguarda l'interazione con le coste) Studio dell'effetto sui potenziali stimati della presenza dell'impianto di estrazione stesso

28 Grazie dell'attenzione!!!