Attività sperimentale ENEA sull energia dal mare Alfredo Fontanella - ENEA Il futuro delle rinnovabili: stato della ricerca e nuove applicazioni Rimini, 8 novembre 2016
ARGOMENTI - Specificità della produzione di energia dal mare - Sviluppo delle tecnologie - Esperienza ENEA
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
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
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
Sviluppo di tecnologie Wave Energy Converter STADIO TRL DISPOSITIVO SCALA AMBIENTE 1 1-3 Modello concettuale 1:100 1:25 Laboratorio 2 4 Modello completo 1:25 1:10 Vasca navale 3 5 6 Modello operativo 1:5 1:2 Mare 4 7 8 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
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)
Esperienza ENEA: Il dispositivo PEWEC
Modello matematico! "#$ # $ %# &# ' ( )*+ ",$, $ %, &, ' - )*+ " $ $ % & =. /01 '. 21
Regolazione VARIAZIONE DELLA GEOMETRIA - servomeccanismi - casse d acqua VARIAZIONE VELOCITÀ OSCILLAZIONE - pilotaggio motore coppia
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 090.60 430.60 Stall torque Nm 3.5 340 Peak torque Nm 28 868 Speed Rpm 1000 200 Poles number 14 56 Inertia Kg cm 2 4.98 5642 Weight Kg 3.4 58.5 Ex. diameter mm 110 490 Hole diam. mm 30 290 Tickness mm 90 115
Progettazione del prototipo in scala 1:45
Fabbricazione del prototipo in scala 1:45
Prove in laboratorio con prototipo 1:45 60cm 50m
Strumentazione per il monitoraggio 2 1 6 7 3 4 5 8 1 BATTERIE 5 SCHEDA INCLINOMETRO 2 ROUTER 6 DRIVER GENERATORE 3 INCLINOMETRO 7 SCHEDA CELLA CARICO 4 SCHEDA ACQUISIZIONE 8 INVERTER
Prove in vasca navale con prototipo 1:45
Prototipo in scala 1:12 - Progettazione
Prototipo in scala 1:12 - Fabbricazione
Vasca navale INSEAN-CNR Bacino rettilineo 220 x 9 m h 3,5 m
Prove in vasca navale - allestimento
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 RISPOSTA IN FREQUENZA SCAFO CON ONDE REGOLARI EFFICIENZA CATTURA > 60%(*) CON ONDE IRREGOLARI EFFICIENZA CATTURA > 40% (*) (*) Punto di regolazione fisso
Progettazione del banco 45 mm 840 mm 2000 mm 470 35 mm 620 mm 860 mm
Hardware in the loop ONDA INCIDENTE MOTO DELLO SCAFO AZIONI SUL PENDOLO CONTROLLO
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