Energia pulita dalle onde del mare

Il sistema per lo sfruttamento dell’energia delle onde, e’ stato sviluppato in collaborazione con il Consorzio Seapower scrl e Umbra Group, leader mondiale nella produzione di attuatori lineari con vite a ricircolo di sfere. Il Generatore di onde è costituito da un galleggiante, connesso a una struttura di supporto, con la libertà di oscillare intorno ad un asse orizzontale sotto l’azione delle onde. Il generatore elettrico, integrato nella struttura di collegamento della boa alla parte fissa, permette di trasformare il moto oscillatorio lineare in moto rotatorio azionando il rotore a magneti permanenti. Un galleggiante della larghezza di circa 5 m puo’ produrre potenze intorno ai 60 kW con onde di altezza di 1,5 metri. In un sito italiano abbastanza energetico (ad esempio costa Ovest della Sardegna), il sistema puo’ produrre circa 150.000 kWh all’anno. E’ stato testato un modello in scal 1:5 nella vasca navale del nostro Dipartimento ed i prossimi passi saranno l’ottimizzazione della forma geometrica del galleggiante e la sperimentazione di un prototipo a scala reale.

Il generatore da onde sfrutta il principio dell’induzione elettromagnetica per produrre elettricità. Il moto lineare, causato dal carico esterno, è convertito in moto rotatorio attraverso una vite (VT) a ricircolo di sfere; il moto rotatorio è impartito al rotore del generatore a magneti permanenti.

Prove eseguite

Le prove sono state condotte su di un modello in scala 1:5 in vasca navale. Questa è dotata di un generatore di onde ed il modello è stato posto ad una distanza fissa da esso. Le prove sono state eseguite su diverse possibili configurazioni della boa anche in presenza di una parete verticale che simula la struttura di ancoraggio della boa stessa. L’ondogeno è in grado di riprodurre un’onda di assegnata ampiezza e frequenza. Ciascuna prova è stata effettuata ad ampiezza e frequenza fissata variando nel corso della prova il valore del coefficiente di proporzionalità della forza richiesta.

Simulazione Numerica

Si è sviluppato un modello numerico per la simulazione del galleggiante con l'utilizzo di un codice basato sulle teorie del flusso potenziale. Il codice utilizzato è un codice a pannelli (boundary element), che consente di determinare i coefficienti idrodinamici del modello e, successivamente, di integrare le equazioni del moto nel tempo per ottenere la risposta del sistema sottoposto all'azione di forze e vincoli esterni. Inoltre, si è utilizzata la CFD con il codice commerciale STAR CCM+, codice ai volumi finiti per l’integrazione delle equazioni del moto. Il modello di calcolo prevede circa 6 milioni di celle cubiche; un solo calcolo instazionario impiega in media più di 3 giorni su un’infrastruttura di supercalcolo. Nel modello di calcolo, il sistema è identico al sistema reale, incernierato intorno ad un asse orizzontale. La presenza del generatore elettrico lineare è stato simulata mediante una forza esterna, proporzionale alla velocità istantanea del punto d’applicazione del generatore.

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