impianti rewec per la produzione di energia dal moto ondoso for...

Impianti REWEC per la produzione di energia dal moto ondoso

Lecce 30 giugno ‐ 1 luglio 2011Studi di Aggiornamentosull'Ingegneria Off‐Shore e Marina AIOM

Felice ArenaOrdinario di Costruzioni Marittime

Direttore del Laboratorio NOEL

ENERGIA DALLEONDE

“SALTER DUCK”

PRESENTATO SU

NATURE DA SALTER (1974).

Felice Arena

Studi di Aggiornamento AIOM, Lecce, 2011

Energia ondosa nel mondo, in kW/m ricavata dai dati ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) WAM model ; I dati sono stati calibrati e corretti(da OCEANOR) utlizzando dati di ondametri e del satellite TOPEX

Report 02-1.1 OES-IA Annex II Task 1.1 Guidelines for Development and Testing of Ocean Energy SystemsMarch 2010 - OES-IA Document nº T02-1.1

Felice Arena


Energia ondosa in Europa e nel Mediterraneo, in kW/m ricavata dai dati ECMWF-WAM model ; dati calibrati e corretti da FUGRO-OCEANOR.

Felice Arena


Falcao, 2010

Felice Arena


SISTEMI OWC (OSCILLATING WATER COLUMN) Gli OWCs sono costituiti da camera d’ariapneumatica collegata al mare aperto tramiteun’apertura verticale.Le creste e i cavi delle onde entrando all’internodell’OWC, comprimono e decomprimono l’arianella camera, compresa tra la superficie liberadel mare all’interno dell’impianto e la coperturadello stesso, creando così un flusso d’ariaoscillante che va ad azionare una turbinacollocata nella parte superiore della camera.

Gli OWCs è una delle tecnologie piùsfruttate per la conversione di energiadalle onde.Diversi prototipi sono stati realizzati etestati in differenti parti del mondo(Giappone, Norvegia, Cina, India, RegnoUnito, Portogallo, Australia, Spagna,ecc…). I prototipi attualmente più notosono il LIMPET e l’OWC di Pico.Mutriku (SP) Kujukuri (JP)

Felice Arena


I SISTEMI REWEC3 (O U-OWC, O J-OWC)Gli impianti REWECs (REsonant Wave Energy Converters o U-OWCs), grazie all’aggiunta del condotto verticale, garantiscono prestazioni in termini di assorbimento di energia ondosa, migliori rispetto ai classici impianti OWC.Esistono diversi realizzazioni di REWECs, la più semplice e la più conosciuta e la Realization n.3.3

ξ ξ

CASSONE OWC TRADIZIONALE CASSONE REWEC: U-OWC

Felice Arena


Un cassone REWEC3 è costituito da un condotto verticale (1) interagentecon il moto ondoso incidente mediante un’imboccatura superiore (2). Talecondotto è, poi, collegato ad una camera di assorbimento (3) attraverso unaluce di fondo (4).La camera di assorbi-mento è posta in contat-to con l’atmosfera medi-ante un condotto (5) nelquale è alloggiata unaturbina self-rectifying(6). Perciò, la camera diassorbimento contieneuna massa d’acqua (3a)nella parte inferiore euna sacca d’aria (3b)nella parte superiore.

Felice Arena


A causa del moto ondoso davanti alla parete si genera una fluttuazione di pressione sull’imboccatura

superiore esterna del condotto verticale, che causa in fasi alterne l’entrata e l’uscita dell’acqua

dall’impianto. La fluttuazione porta a comprimere (cresta d’onda) e decomprimere (cavo d’onda) il

polmone d’aria nella camera di assorbimento ed il flusso d’aria generato fa azionare la

turbina/generatore posizionata nella parte superiore della camera, producendo energia elettrica.

REWEC 3REWEC 3CCRESTARESTADD’’ONDAONDA CAVOCAVODD’’ONDAONDA

Felice Arena


Messina

STRETTO DI MESSINA

Reggio

Calabria

NOEL

lab

VERIFICA IN MARE DI UN MODELLO IN SCALA 1:10 DI UN

REWEC3/3 NEL LABORATORIO NATURALE DI INGEGNERIA

MARITTIMA NOEL (WWW.NOEL.UNIRC.IT) DELL’UNIVERSITÀ

MEDITERRANEA, SUL LUNGOMARE DI REGGIO CALABRIAIl mare di Reggio Calabria, grazie a delle condizioni meteomarineeccezionali, rappresenta un laboratorio naturale per le verifiche di ingegneria marittima e navale. Per numerosi giorni l’anno, si realizzano stati di mare con Hs

compresa tra 0.2 e 0.8m che rappresentano modelli in scala ridotta di Froude di grandi mareggiate oceaniche.

Felice Arena


PRIMO ESPERIMENTO SU

UN REWEC1 NEL

LABORATORIO NATURALE

DI INGEGNERIA

MARITTIMA NOEL (WWW.NOEL.UNIRC.IT), SUL LUNGOMARE DI

REGGIO CALABRIA

Felice Arena


3

8.5

1

122

21

5

2.5SECT A-A

AA

SECT B-B

21

1

21

1.7

3

BB

11

13

Felice Arena


Il primo esperimento su un modello in scala ridotta del REWEC1 (dicembre 2001)

1

wave direction

2

lξ

c

3

compressore polmone d'aria

x

Felice Arena


1.55

2.1

0.5

0.25

SECT A-A

0.10

B

B

0.05

0.3

0.12

0.15

0.15

0.12

Ø0.15

R0.25

0.12

AA

SECT B-B2.1

2.10.540.12

Felice Arena


Felice Arena


∆p 1

Q

2

0

0.5

[m /s]3

-0.5

[N /m ]

0.5 102

4.

-0.5 10. 4

-0.5 10

[N/m ]

0.5 10

.

.

4

4

2

∆p

Felice Arena


Q

-0.15

[m /s]

0.153

-0.5 10

[N/m ]

0.5 10

.

. 4

4

2

∆p 1

Felice Arena


Caratteristiche generali dei REWEC1

– Riduzione dell’intensità delle onde che si abbatton o sulla costa– Protezione costiera a basso impatto ambientale (tir ante d’acqua di

alcuni metri)– Possibilità di regolazione della massa d’aria media nte controllo da

terra

8+3 .5

2 0

1 .5 1.52 3.5

2 5

0 .4

3 .4

IIIIII

II

+3 .5

20

2 .3

5

3

1

0.7

0.5

II

1 5

2 .5

2

4.5

φ 1 .5

φ 0 .31F

larghe zza m ed ia co ndo tto: 2 .5

8

CASSONI CELLULARI DI TIPO REWEC3 PER LA CONVERSIONE DELL’ENERGIA

ONDOSA IN ENERGIA ELETTRICA: DALL’INVENZIONE DEL PROF. PAOLO

BOCCOTTI ALL’ATTIVITÀ SPERIMENTALE NEL MARE DIREGGIOCALABRIA

Felice Arena


UNESPERIMENTO INMARE SU UNMODELLO IN SCALA RIDOTTA

DI UN REWEC 3 (MAGGIO 2005)

2

3

0.8

0.45

0.45

1.55

-1.65

+0.3

Saracinesche / turbine

1.30

2 massi guardiani

0.33

Blocchi zavorra in calcestruzzo

Mare

1

2

Terra

3

Felice Arena


Un esperimento in mare su un modello in scala ridotta di un REWEC 3 (maggio 2005)

Felice Arena



2

3

0.8

0.45

0.45

1.55

-1.65

+0.3

Saracinesche / turbine

1.30

2 massi guardiani

0.33

Blocchi zavorra in calcestruzzo

Mare

1

2

Terra

3

Felice Arena



Felice Arena


Il modello fisico in scala 1:10 costruito nel laboratorio naturale di ingegneria marittimadell’Università Mediterranea, sul lungomare di Reggio Calabria. Il modello della digaREWEC aveva lunghezzacomplessiva di 16 m, su unFondale di 2m.L’esperimento è stato coordinatodal prof. Paolo Boccotti.La teoria di funzionamento delREWEC ed i risultatidell’esperimento sono statipubblicati sulla rivista OceanEngineering (Vol. 34,Issues 5-6, 2007).

Felice Arena


Alcuni risultati …..

Felice Arena


Alcuni risultati sul REWEC3 …..

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i) Riduzione effetto riflessione con onde di vento

ii) Grande amplificazione onde lunghe (swell)

iii) Camera d’aria con pressione media uguale alla pressione atmosferica

iv) Incremento limitato di costi rispetto ai cassoni tradizionali

REWEC 3: energia elettrica prodotta, in media , in un anno da una diga di 1km di lunghezza

Mare Tirreno: 4-6,000MWh/km

Canale di Sicilia: 7,000MWh/km

Sardegna (costa occidentale): 10,000MWh/km

Coste atlantiche EU: 40,000MWh/km

California: 65,000MWh/km

Felice Arena


Il REWEC3 è un cassone cellulare in cemento armato, che può essere costruito in un bacino di prefabbricazione (v. foto) utilizzando le tecniche di costruzione ormai consolidate per la

realizzazione delle dighe portuali.

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+0.70

materialeproveniente dai

salpamenti protezione al piede

-10.50


salpamenti


salpamenti

MASSI NATURALI2° CAT

cavidotto peralimentazione faro

-12.50

+2.00

Sovrastruttura di c.a.

+1.95

Cassone REWEC3 Cassone t radizionale

REWEC3 : confronto con cassoni tradizionali

Prolungamento della diga foranea del Porto Commerciale di Salerno

www.wavenergy.it

Felice Arena


www.wavenergy.it

Porto di Genova: l’impianto è stato inserito nel progetto di Renzo Piano

Felice Arena


IL PROTOTIPO REWEC 3 PER IL PORTO DI FORMIA

Negli ultimi anni l’attenzione nel campo del settore marittimo si è rivolta

sulle tematiche del risparmio energetico e dello sfruttamento di fonti

rinnovabili.

I porti costituiscono le aree di maggiore interesse, siano essi

commerciali, e quindi di grandi dimensioni, siano essi turistici e quindi di

dimensioni più limitate e con un fabbisogno energetico minore.

L’obiettivo è quello di realizzare dei veri e propri Green Ports., ovvero

delle infrastrutture che siano in grado di soddisfare il fabbisogno interno

di energia elettrica, e che, in ottica della integrazione porto-città,

possano mettere a disposizione, in ambito urbano, l’energia prodotta in

surplus.

In un porto turistico, la produzione di energia elettrica dalle onde,

potrebbe realmente rendere i porti sostenibile dal punto di vista

ambientale, abbattendo in maniera drastica il livello di emissioni

inquinanti. I green ports oggi appaiono non più una ipotesi lontana,

bensì una realtà valida da implementare, visti anche i capitali, pubblici e

privati, che negli ultimi anni sono stati investiti.

Il Marina di Cicerone si qualificherà come “green port” grazie

all’adozione di misure e tecnologie innovative ed inedite per il rispetto

dell’ambiente, il risparmio e la produzione energetica., ovvero i cassoni

REWEC3/3.

Felice Arena


Il nuovo Porto turistico di Formia, MARINA DI CICERONE

CASSONE

REWEC3/3

MOLO SUD

MOLO NORD MOLO EST

MO

LO O

VE

ST

E

E

A

A

B

B

I

I

H

H

0 100 200 m

PIANTA CHIAVE

M

M

L

L

Felice Arena


Il nuovo Porto turistico di Formia, MARINA DI CICERONE

Felice Arena


Il nuovo Porto turistico di Formia, MARINA DI CICERONE sviluppato in logica di project financing da privati.

Felice Arena


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Direttore del Laboratorio NOEL

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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