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Turbina marina ad asse orizzontale GEM

La turbina marina ad asse orizzontale GEM - l’ “Aquilone del mare” è una turbina idrocinetica progettata per produrre energia pulita da correnti marine e fluviali.

Sviluppata a partire dal 2005, la turbina nasce da un progetto di ricerca in collaborazione con l’Ing. Nicola Giorgio Morrone, autore del brevetto insieme al Prof. Domenico P. Coiro, docente dell'Università di Napoli "Federico II" (Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale) e coordinatore del gruppo di ricerca ADAG.

disegno cad prototipo

Disegno CAD

Prototipo installato nella laguna veneta


Come funziona il GEM

Il GEM può essere facilmente trasportato presso il luogo di installazione e grazie al suo cavo di ormeggio fissato al blocco di ancoraggio, viene posizionato alla profondità prefissata (profondità standard: 13 m). In assenza di corrente, il GEM assume la posizione mostrata in (fig.1). In presenza di corrente invece, si dispone come mostrato in (fig. 2). In caso di manutenzione il GEM può essere facilmente riportato in superficie semplicemente mollando il cavo di ormeggio (fig. 3).

Fig.1 - In assenza di corrente

Fig.2 - In presenza di corrente

Fig.3 - In manutenzione

La peculiare caratteristica del GEM è però la capacità di allinearsi alla direzione della corrente in modo autonomo (come illustrato nella seguente figura); tale funzionamento è direttamente riconducibile a quello di un aquilone da cui l'appellativo “Aquilone del mare”. In caso di necessità è però possibile controllare tale allineamento attraverso l'ausilio di un sistema opportunamente progettato che usa le turbine come eliche.

Fig.4 - Allineamento alla direzione della corrente


Prestazioni e caratteristiche del prototipo da 100 kW

Peso totale: 10700 kg
Forza di galleggiamento: 5200 kg
Profondità: da 15 m a 9.8 m (assenza di corrente)
Potenza nominale: 100 kW con una corrente di 2.6 m/s
Rotore di 3 pale dal diametro di 3 m
Profili delle pale innovativi
Pale in fibra di carbonio - Diffusori in vetroresina
Velocità di rotazione nominale: 65 rpm
Efficienza del rotore: 0.8
Produzione media annua prevista per un sito con velocità della corrente massima di 2,5 m/s: 300 MWh

Il GEM è costituito dalle seguenti parti:

  • uno scafo galleggiante;
  • due turbine controrotanti a tre pale collegate a due generatori elettrici ed assemblate in posizione simmetrica ai due lati del telaio;
  • due diffusori per incrementare l’efficienza del sistema;
  • un cavo di ormeggio, avente un capo avvolto all’argano e l’altro fissato al blocco d’ancoraggio;
  • un blocco di ancoraggio, posato sul fondale marino a cui è collegato il cavo d’ormeggio;
  • un cavo elettrico per connettere i generatori elettrici alla rete elettrica; il cavo elettrico scorre affianco al cavo di ormeggio;
  • piani di coda per garantire in modo automatico la stabilità del sistema;
  • un sistema di controllo automatico basato sull’azione differenziale delle turbine per l’orientamento del GEM nelle fasi di inversione della corrente.

Dimensioni

  • Lunghezza: 9.2 m
  • Altezza: 5.2 m
  • Larghezza: 10.4 m


Innovazione

Per le sue speciali caratteristiche il sistema è stato brevettato nel 2010.


Vantaggi

  • economicità
  • facile manutenzione
  • basso impatto ambientale
  • non disturba la navigazione
  • installabile pressoché ovunque

Ricerca e sviluppo

Sono state svolte dettagliate analisi numeriche e due modelli di diversa scala sono stati sperimentati nella vasca navale del Dipartimento di Ingegneria Navale (DIN) dell'Università di Napoli "Federico II".

disegno cad

Primo modello in scala testato nella vasca navale del DIN

disegno cad

Secondo modello in scala testato nella vasca navale del DIN

Il prototipo

Il primo prototipo a scala reale del GEM è stato realizzato grazie al contributo della Regione Veneto ed è stato installato nella laguna veneta. Per tale prototipo, la potenza attesa con velocità della corrente di laguna pari a 1.5 m/s è di ~20 kW.

Primo prototipo installato nella laguna veneta


Business Plan

Per un impianto da 500 kW installato nello Stretto di Messina:

  • tempo di rientro: 3.4 anni
  • introiti 20 anni: 8.5 mln di €

Altre immagini:




Video:

Prove in vasca navale

Videostoria completa

Varo nella laguna veneta


Scarica la brochure del GEM (Italiano)



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