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Silvia Angeli
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1 Genova, Novembre 2011 Conversione di energia dal moto ondoso e protezione portuale mediante dispositivi galleggianti e/o cassoni a tracimazione. Ipotetica applicazione al porto di Cagliari. Barbara Zanuttigh 1, Elisa Angelelli 2, Giovanna Bevilacqua 2, Gianmaria Sannino 3 1 DICAM Università di Bologna, barbara.zanuttigh@unibo.it 2 DICAM Università di Bologna, elisa.angelelli4@unibo.it 3 DICAM Università di Bologna, giovanna.bevilacqua2@unibo.it 4 ENEA, gianmaria.sannino@enea.it Dicam - ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITà DI BOLOGNA Il presente materiale è riservato al personale dell università e non può essere utilizzato ai termini di legge da altre persone o per fini non istituzionali

2 Motivazione Ostia, 10 Novembre 2010 Genova, 30 Ottobre 2008

3 Motivazione Ischia, 3 Gennaio 2010 Cesenatico, 9 Dicembre 2008

4 Motivazione Civitanova, Giugno 2010 Tricase (LE), Marzo 2011

5 Il contesto Floods Directive: pianificazione strategica delle misure di mitigazione entro il 2015 Habitat Directive: salvaguardia dell ambiente nella messa a punto di sistemi per la protezione della costa e/o produzione di energia Marine Framework Directive: gestione integrata e sostenibile dei conflitti d uso del mare Protocollo di Kyoto: riduzione delle emissioni al 2020 del 20%.

6 Protezione costiera e portuale Impatto visivo Isola del Bacan Impatto ambientale Conca di Malamocco

7 Protezione costiera e portuale Adattabili alla variazione di livello del mare Ridotto impatto ambientale e visivo Tipica installazione sotto-costa, clima meteomarino di modesta intensità Fezzano, La Spezia

8 Obiettivo Valutare l ipotetica applicabilità di alcuni convertitori di energia da onda in campo portuale Fasi: 1- Scelta del luogo di installazione 2- Clima tipico Cagliari 3- Scelta del dispositivo 4- Ipotetica installazione del WEC Confronto potenze idrauliche dei tre WECs

9 Clima Meteomarino Hs [m] Tp [s] % Potenza ondosa media annua disponibile: P W =8.4 kw/m Dati: <0.5m calma progetto MEDATLAS ISMAR-CNR

10 Il convertitore DEXA

11 Il convertitore DEXA Adattamento alla variazione di livello Installazione al largo o sotto-costa Ridotto impatto ambientale e visivo Ridotto ingombro, possibilità installazione in parchi Impossibilità di «safe mode» Criticità progettuale: ancoraggi

12 Il convertitore DEXA Curve sperimentali (desunte su Stati d Onda Mare Nord) P l / L 10.7exp 3.94 l / m p L p l / L 0.022exp 2.95 l / p L p l KT L p l L p

13 Il convertitore DEXA Applicazione Cagliari h=11 m, L=42 m, B=18 m

14 Il convertitore DEXA Onda P [kw] P % Valori medi annui 17.7 kw GWh/anno Produzione energetica media annua

15 Il convertitore LEANCON

16 Probabilità di non superamento Il convertitore LEANCON 1 Curve sperimentali (desunte su Stati d Onda Mare Nord) f ( x) e x (log x ) , f ( s p, H d s ) Potenza misurata, W h=30 m, L=117m, B=240 m

17 Il convertitore LEANCON Applicazione Cagliari Onda P % H s /d s p P [kw] Valori medi annui 177 kw 0.13 Produzione energetica media annua [GWh/anno]

18 Il convertitore SSG

19 Il convertitore SSG Applicazione Hs [m] Tp [s] Cagliari % Trasformazione dei dati da largo a riva

Dimensionamento 35 Il convertitore SSG Principali parametri geometrici: - inclinazione paramento lato mare - distanza verticale tra i serbatoi ( z) - quota di

20 Dimensionamento 35 Il convertitore SSG Principali parametri geometrici: - inclinazione paramento lato mare - distanza verticale tra i serbatoi ( z) - quota di ciascun serbatoio (R c,n ) z n R R c n c ) 1 (,1, Portate di tracimazione i-esimo serbatoio ) ( ), ( s s s c H z B H z B H R C s dr e e e B A H g z z q

21 Il convertitore SSG Applicazione Cagliari 35 R c,1 0. 6m R c,2 2. 1m R c,3 3. 6m z 1. 5m P n w g qn Rc, n Δz [m] R c1 [m] R c2 [m] R c3 [m] h t [-]

22 Confronto tra i WECs Potenza idraulica producibile mediamente all anno per metro lineare Fabbisogno medio di una famiglia 8kWh/giorno 16.67MWh/anno/m: SSG a tre serbatoi (fabbisogno 86 famiglie) 8.82MWh/anno/m: DEXA largo 18m, su fondale di 11m (fabbisogno 51 famiglie) 6.48MWh/anno/m: LEANCON largo 240m, su fondale di 30m (fabbisogno 530 famiglie)

23 Confronto tra i WECs Target di produzione vs Spazio Marino occupato 15 GWh/anno (circa 5100 famiglie) 60 moduli di SSG a tre serbatoi in 0.9km di moli portuali 100 dispositivi DEXA su 4 file per 1km lungo costa e 0.3km perpendicolarmente alla costa 9 dispositivi LEANCON su 3 file per 1.2km lungo costa e 0.6km perpendicolarmente alla costa (14GWh/anno)

24 Conclusioni WEC off-shore: - onde energeticamente più intense tempo di lavoro limitato - larghi ingombri. WEC sotto-costa: - onde meno energetiche tempo di lavoro/accadimento elevato. - utilizzo in combinazione a strutture portuali, o per fini di protezione costiera. Tre possibili WEC analizzati, differiscono per - impatti visivi, ambientali, durabilità, - posizionamento - interazione con altre strutture. Nel complesso tutte e tre le soluzioni proposte sono in grado di convertire energia da onda.

25 Suggerimenti futuri Porti sostenibili: è possibile renderlo energeticamente indipendente tramite WEC a cassoni (in caso di manutenzione) Protezione indiretta porto: WEC galleggianti posti in fronte al porto, attenuando onda incidente. Tali WEC mantengono la loro funzionalità anche a seguito di cambiamenti climatici (e.g. DEXA K T =f(l/l p ))

26 Grazie dell attenzione Si ringraziano i progetti: THESEUS, «Innovative technologies for safer European coasts in a changing climate», FP , contratto , SDWED, «Structural design of wave energy devices»,

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