PIATTAFORMA A GALLEGGIANTI VOLTAICI Presentazione del Progetto
PREMESSA Uno studio realizzato da Frost & Sullivan evidenzia che l energia tratta dal mare (moto ondoso, maree, correnti) costituisce una risorsa più affidabile e prevedibile rispetto a fonti come l eolico e il solare, con un potenziale in grado di soddisfare il 20 per cento dell attuale domanda elettrica mondiale. A livello mondiale l energia da mare ha un potenziale stimato in 6.000 terawattora annui (ossia il doppio di quanto produce tutto il nucleare del mondo) per gli impianti a moto ondoso e di altri 700 TWh per quelli alimentati dalle maree: un mercato che potrebbe arrivare a mille miliardi di dollari. Tra i vantaggi di questa fonte, rispetto alle altre rinnovabili come eolico e solare, c è la maggiore prevedibilità della produzione.
IL BREVETTO Il Brevetto consiste in una piattaforma solidale con il fondale marino avente dei galleggianti studiati appositamente per catturare l'energia del moto ondoso ed un treno di ingranaggi che trasformano il moto alternato irregolare delle onde in un moto rotatorio unidirezionale continuo. I galleggianti hanno un rapporto peso/volume tale da esercitare una forza sia nel momento in cui l'onda sale ma anche quando l'onda si ritira. Questo rapporto peso/volume è studiato appositamente per garantire il doppio effetto, così da poter offrire una più corretta linearità rotativa al Generatore stesso. I galleggianti collegati ad una leva principale e ad una seconda leva di spinta, producono una forza torcente su un pignone grazie ad una cremagliera. Il pignone fa girare un treno di ingranaggi che permettono di trasformare il movimento alternato delle onde marine, in un movimento rotatorio continuo unidirezionale in entrambi i sensi di spinta della cremagliera. La piattaforma in oggetto ha una dimensione di 40 metri per lato e 8 galleggianti da 8 metri di diametro con una capacità produttiva di 16 MW in condizioni marine Forza 4 (scala DOUGLAS)
DESCRIZIONE TECNOLOGIA 1/5 L energia viene prodotta con generatori concepiti per le fonti rinnovabili, quindi capaci di lavorare anche a giri irregolari, come un impianto eolico. A bordo piattaforma ci sarà lo stesso sistema elettrico di una turbina eolica, a differenza del generatore che sarà di dimensioni ridotte grazie alla possibilità di ricavare più giri al minuto (RPM) dal movimento del moto ondoso. Un altra variante progettuale, sarà di scegliere se trasformare la corrente a bordo piattaforma oppure trasformare sulla terra ferma. La scelta di trasformare a bordo piattaforma, dipenderà molto dalla distanza che ci sarà dalla costa. In ogni caso, la progettazione terrà conto di una minor distanza possibile dal litorale per contenere i costi. La distanza dalla costa verrà valutata sulle caratteristiche geografiche del sito marino di destinazione. L onda ottimale non deve essere necessariamente alta. Un sito marino ottimale potrebbe essere quello a sud della Sicilia, dove l onda è prevalentemente alta, ma anche quando l onda è di poche decine di centimetri, la sua frequenza risulta sempre più corta. Il risultato, in termini di resa energetica, è quasi sempre ottimale.
DESCRIZIONE TECNOLOGIA 2/5 La piattaforma è stata pensata per essere solidale con il fondale marino così da poter garantire un ancoraggio fermo agevolando al massimo il movimento dei Galleggianti rispetto alla sua articolazione. Una piattaforma semi-galleggiante potrebbe essere una soluzione alternativa ma non saprei dire se risulterebbe migliore o peggiore rispetto a quella tradizionale. È noto che per creare un parco eolico bisogna tenere conto della turbolenza che si genera tra una turbina e l altra, quindi è d obbligo rispettare una adeguata distanza tra loro. La Piattaforma con i suoi galleggianti, non dovrebbe avere un effetto frangiflutti quindi, volendo installare più piattaforme, immagino che una distanza di 50 metri potrebbe essere considerata adeguata. Abbiamo considerato che, una piattaforma di 40 metri per lato è adeguata ad una potenza installata di 16 MW, l impianto è modulabile sia come unità galleggianti, sia come potenza installata.
DESCRIZIONE TECNOLOGIA 3/5 Abbiamo ipotizzato un impianto da 3 MW a largo di Agrigento da cui ci si attende una produzione di 13000 MW/h anno (la stima è stata calcolata sulla base di registrazioni archiviate del moto ondoso relative a quel sito marino). Abbiamo progettato un sistema di sollevamento dei galleggianti, integrato all interno del sistema meccanico che interviene in caso di tempesta. Il sistema è pensato per funzionare in ogni tipo di mare e oceano. Ogni impianto avrà dei galleggianti adeguati al tipo di onda che quel sito marino offrirà. L onda ideale va da 30 centimetri di altezza con frequenza di circa 2 secondi, fino a onde di 4 / 5 metri con frequenza di 6 / 7 secondi. Sul Mar Mediterraneo abbiamo stimato circa 4 mesi di mare PIATTO oppure mare in tempesta (spalmato su tutto l anno), quindi producibilità ZERO.
DESCRIZIONE TECNOLOGIA 4/5 I restanti 8 mesi li abbiamo considerati produttivi grazie a onde minime di 30 centimetri fino a quelle massime di 2,5 metri. Le aree costiere più vantaggiose risultano essere quelle meridionali Sardegna, Sicilia, Calabria, Campania, Puglia. Il progetto è stato oggetto di studio da parte dell Università di Brescia nella persona del Prof. Rodolfo Faglia. Ad oggi è disponibile un software basato su modelli matematici per la simulazione del comportamento tra Galleggiante e l accoppiamento con il Generatore.
DESCRIZIONE TECNOLOGIA 5/5 La manutenzione è stata comparata con quella eseguita su impianti eolici ma con costi di gran lunga inferiori, grazie alla possibilità di operare comodamente sulla stessa piattaforma per più unità galleggianti. La vita dell impianto è stata stimata per una durata di 20 anni. Il costo di un impianto è stato quantificato in 1,80 2,00/watt. Il costo chiavi in mano di un impianto, è condizionato dalla distanza che ci sarà dal litorale. Abbiamo già pubblicato un brevetto con estensione PCT internazionale.
CONSIDERAZIONI 1/3 Da una analisi fatta su un archivio dati relativo al largo del mare di Sicilia, è emerso che il tipo di onda generata dal Mar Mediterraneo, si presta per l installazione di galleggianti da 2 MW (megawatt), massimo 3 MW. Nel corso dell anno, il mare di Sicilia genera onde da 0,35 metri a 3,5 metri, mentre il periodo (frequenza) dell onda è normalmente tra 1,5 e 6 secondi. Una piattaforma con 8 galleggianti da 1 MW (8 MW totale) ed un onda minima di 0,35 metri, l energia ricavata in un anno risulterebbe di 9 milioni di KW/h anno (9 GW). Prendendo in considerazione un onda di 1 metro, anch essa minima per il mare di Sicilia, L energia prodotta in un anno risulterebbe di 26 milioni di KW/h anno (26 GW). Le Piattaforme a Galleggianti Voltaici possono avere diversi galleggianti installati. Ovviamente, installando più gruppi di galleggianti, meglio si ottimizzano i costi. Nel caso le piattaforme fossero più di una, potranno essere posizionate a breve distanza tra loro, così da contenere gli spazi utilizzati e favorire meglio la manutenzione.
CONSIDERAZIONI 2/3 I costi di manutenzione sono ridotti rispetto ad un impianto eolico, grazie alla facilità di accesso, agli spazi contenuti e alla comodità di accesso che offre una piattaforma marina. Gli stessi impianti eolici hanno una resa energetica che oscilla tra il 30 e il 50% della potenza installata. Il costo di una pala eolica chiavi in mano è di circa 1,20/Watt sulla terra ferma, mentre il costo di una pala eolica installata in mare aperto è compreso tra i 2,00 e 3,00/Watt. I costi di mantenimento sono già conosciuti molto elevati. Il Parco Eolico offshore più grande del mondo, costato quasi 1miliardo di euro nel 2010, è nel Kent Regno Unito. Un Parco Eolico da 300 MW installati, composto da 100 pale da 3MW ciascuna. La superficie utilizzata è di 35 Km quadrati ed è situato a 12 km dalla costa. La stessa potenza di energia installata con i Galleggianti Voltaici occuperebbe una superficie di circa 3 Km quadrati ed un costo di istallazione e manutenzione decisamente inferiore. Anche l efficienza dell impianto risulterebbe compresa tra il 60 e 80%.
CONSIDERAZIONI 3/3 Una Piattaforma a Galleggianti Voltaici con le caratteristiche appena descritte (8 galleggianti), avrebbe le dimensioni di 40 metri per lato (1600 metri quadri). Il costo della potenza installa sarebbe di 1,80 / 2,00 al Watt. Un analisi più precisa si potrà fare sul sito marino destinato all installazione.
TABELLA COMPARATIVA 1/2 Impianti da fonti rinnovabili su di un sito marino al largo di Agrigento, con un impianto da 3 MW installati.
TABELLA COMPARATIVA 2/2 Indicatori Fotovoltaico Eolico Galleggianti Voltaici Costo Installazione /Watt Resa energetica/anno Impianto attivo 1,20 1,30-2,50 Offshore 1,80-2,00 15% 35% 65% 120 gg/anno 100-250 gg/anno 300 gg/anno Superficie utilizzata per 3 MW Impatto Ambientale Produzione annua attesa 18 Km² 2 Km² 30m. X 20 m. Medio alto Molto alto-offshore discreto Basso 3942 MWh/anno 9198 MWh/anno 13082 MWh/anno