Tecnologie esistenti per la conversione di energia nei mari italiani: uno studio di fattibilità

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1 Tecnologie esistenti per la conversione di energia nei mari italiani: uno studio di fattibilità

2 Elevata densità di potenza Persistente Prevedibile Modesto impatto sul territorio Abbondante 1-10 TW SOLE VENTO ONDE Densità di potenza W/m W/m kw/m 2 Prevedibilità oraria oraria giornaliera Occupazione di suolo elevata media bassa

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4 PRINCIPIO DI LAVORO DIMENSIONE POSIZIONE iii) ii) i) a. Colonna d acqua oscillante b. Tracimazione c. Corpo oscillante 1. Puntiformi 2. Corpo multiplo 3. Corpo largo 4. Terminatori 5. Attenuatori i. Linea di costa ii. Zona di frangimento iii. A largo

5 Cruz, 2008 Liberti et al., 2013

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7 PELAMIS Compagnia Pelamis Wave Power Ltd Paese Regno unito Installazione Al largo (>50 m) Classificazione Attenuatore (sistema a 4 corpi galleggianti) Dimensione Diametro 3.5 m, Lunghezza 150 m Moto Sussulto e scarroccio (Heave e Sway) Power take off Motori idraulici e generatori elettrici Potenza nominale 750 kw AQUABUOY WAVE DRAGON Compagnia Finavera Renewables Paese Canada Profondità di installazione Al largo (>50 m) Classificazione Point absorber (sistema a 2 corpi) Dimensione Diametro 6 m, Affondamento 30 m Moto Sussulto (Heave) Power take off Turbina idraulica (Pelton) Potenza nominale 250 kw Compagnia Wave Dragon ApS Paese Danimarca Installazione Al largo (>25 m) Classificazione Terminatore (rampa di risalita con riflettori e serbatoio di accumulo) Dimensione Larghezza 300, Lunghezza 170 m Moto Tracimazione Power take off Turbine idrauliche (Kaplan) e generatori elettrici Potenza nominale 7000 kw

8 Alghero Produzione di energia elettrica ad Alghero e Mazara del Vallo Pelamis Mazara AquaBuOY Wave Dragon Dunnett and Wallace, 2009 Alghero Mazara AquaBuOY Pelamis Wave Dragon AquaBuOY Pelamis Wave Dragon Potenza nominale [kw] Potenza media [kw] Energia media annua [MWh] Capacity factor [%] 8.7% 9.4% 8.8% 3.7% 4.2% 3.9% Bozzi S, Archetti R, Passoni G. Wave electricity production in Italian offshore: A preliminary investigation. Renewable Energy 2014 (62),

9 Ri-dimensionamento H S l P l 3.5 T P l 0.5

10 Produzione di energia elettrica ad Alghero e Mazara del Vallo dei dispositivi ri-dimensionati Capacity factor [%] AquaBuOY Pelamis Wave Dragon 5 Scala [-] Alghero Mazara AquaBuOY Pelamis Wave Dragon AquaBuOY Pelamis Wave Dragon Scala Potenza nominale [kw] Potenza media [kw] Energia media annua [MWh] Capacity factor [%] 16% 20% 17% 18% 21% 19%

11 Modello di un dispositivo point-absorber IPOTESI Teoria lineare Onde regolari Modellazione 1D Traslazione verticale FORZE IDRODINAMICHE FORZA ELETTROMAGNETICA FORZA MECCANICA m z = F ec ω, H + F rad z + F idros z + F LG (i ph, z ) + F molla (z) EQUAZIONE DEL MOTO e ph (z, z ) = R t i ph (z, z ) + L d dt i ph EQUAZIONE ELETTROMAGNETICA Bozzi S, Moreno Miquel A, Antonini A, Passoni G, Archetti R. Modeling of a point absorber for energy conversion in Italian seas. Energies 2013 (6),

12 Sito Profondità [m] Distanza dalla costa [km] Lunghezza serie [anni] Potenza media annua [kw/m] Energia media annua [MWh/m] 1 Alghero Mazara del Vallo Ponza La Spezia Crotone Monopoli Catania Ortona D = 2 m D = 3 m D = 4 m D = 5 m D = 6 m BOE GENERATORI 4 kw 6 kw 8 kw 10 kw 12 kw

13 Potenza generata dal dispositivo di 10 kw per vari stati di mare D = 2 m D = 3.5 m D = 5 m Capture width ratio del dispositivo di 10 kw per vari stati di mare D = 2 m D = 3.5 m D = 5 m

14 Energia media annua [MWh] 20 Alghero 20 Mazara del Vallo D [m] D [m] 20 Ponza 20 La Spezia D [m] D [m]

15 Capacity factor [%] 20% 17% 20% 17% 15% 15% 10% 5% Alghero 10% 5% Mazara del Vallo 0% D [m] 0% D [m] 20% 20% 15% 14% 15% 11% 10% 10% 5% Ponza 5% La Spezia 0% D [m] 0% D [m]

16 Sito Potenza moto ondoso [kw/m] Potenza installata [kw] Diametro boa [m] Produzione media annua [MWh] Capacity factor [%] Capture width ratio Alghero Mazara del Vallo Ponza La Spezia Crotone Monopoli Catania Ortona [%]

17 Grazie per l attenzione Silvia Bozzi Giambattista Gruosso Giuseppe Passoni Francesca Scarpa Università di Bologna Alessandro Antonini Renata Archetti Adrià Moreno Miquel

18 Distribuzione energia media annua Alghero Mazara del Vallo Ponza La Spezia