Prospettive di sviluppo dell’energia dal mare per la produzione elettrica in Italia

ENEA, Roma 16-17 Giugno 2011

Studi sull’energia rinnovabile dal mare: il contributo del Centro Ricerche Ambiente Marino

S. TeresaLa Spezia

Settori di ricercaSettori di ricerca

Interazioni tra clima, pressioni antropiche ed ecosistemi marini.

Sviluppo e gestionedi prodotti e servizi Per l’Ambiente Marino(Oceanografia Operativa)

Definizione e realizzazione di sistemi di osservazione

Infrastrutture - LaboratoriInfrastrutture - Laboratori

Benthos

Chimica organica

Fitoplancton

Ecologia Molecolare

Nutrienti

Idrologia/Oceanografia

Radioattività ambientale Sedimentologia

Correntometria, moto ondoso, vento offshore: misure dirette e studi sperimentali

Studi di impatto sulle comunità bentoniche

Strumenti GIS per supporto ai processi decisionali (es. l’individuazione di siti idonei)

Competenze per lo sviluppo dell’energia dal mare

Piattaforme di osservazione meteomarina nel Mar Ligure

ODAS Italia 1 payload•Meteorology

–Wind speed and direction(+14.4 m)–Solar radiation (+13.7 m)–Infrared radiation (+13.7 m)–Relative humidity (+13.7 m) –Air Temperature (+13.7 m) –Atmospheric pressure(+7.8 m)

•Oceanography–Sea temperature (-0, -6, -12, -20, -28, -36 m)–Salinity (-6, -20, -36 m) –Pressure, Fluorimetre, Torbiidity, DO2(-36 m) – Wave heigth and direction (3 altimeters-10 m)–Acoustic measurements

•Others–Position – roll, pitch–Power from solar panels and wind generator–Batteries, temperature inside the lab

Lungo il corpo della boa, a circa 10 metri di profondità, sono installati tre altimetri acustici di precisione Tritech PA500 caratterizzati da una frequenza di 500KHz e 6 gradi di beam. I tre altimetri sono rivolti verso la superficie del mare e sono montati su 3 bracci lunghi 2.5m disposti a 120° l’uno dall’altro.

SAMA-MAMBO

• Meteorologia Temperatura Intensità e direzione del

vento Pressione atmosferica

• OceanografiaProfili f -1.5 m -25 m dt 3h Temperatura Salinità Ossgeno Fluorimetro pH

SAMA-MAMBO: real-time data

Correntometria , moto ondoso, vento offshore : studi sperimentali

Misura ed analisi di lunghe serie temporali

Validazione “in situ” di dati satellitari, risultati di modelli

Caratterizzazione del sito

distribuzione statistica

variabilità temporale

ADCP data-set

ADCP RDI 300 khz- broadband- upward looking

43° 47.77’ N; 9°02.85’ E13 Settembre 2003 – 24 Maggio 2004 255 ggdz =8 m dt =1h H=0-48 m

43° 47.32' N 9° 02.87’ E22 Settembre 2004 – 15 Febbraio 2006 510 ggdz =8 m dt =30’ H= 30-90 m

La disponibilità di lunghe serie di misure da postazione fissa permette di caratterizzare il sito in esame in termini di:

Direzione e intensità (ed energia)Valori massimi e mediVariabilità temporale Superamento soglieStruttura verticaleCaratteristiche spettrali

Correntometria , moto ondoso, vento offshore : studi sperimentali

13 Sep1 Oct 1 Nov 1 Dec 1 Jan 1 Feb 1 Mar 1 Apr 1 May 1 Jun

50 cm/s

2003 - 2004

16 m

24 m

8 m

32 m

48 m

40 m

serie temporali di correnti

1Nov 1Jan 1Mar 1May 1Jul 1Sep 1Nov 1Jan

2004-2006

50 cm/s

90 m

82 m

74 m

66 m

58 m

50 m

42 m

34 m

Distribuzione statistica

Variabilità interannuale

East

50 100 150 200 250 300 350 400 450

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

time ( h)

North

50 100 150 200 250 300 350 400 450

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-20

-10

0

10

20

30

40

50

cm/s

Struttura verticale

10-2

10-1

100

10-3

10-2

10-1

100

101

102

cph

Rotary Power Spectrum

17.3 h

Distribuzione spettrale

1 Oct 1 Dec 1 Jan 1 Mar 1 Nov 1 Jan 1 Mar 1 May 1 Jul 1 Sep 1 Nov 1 Jan0

50

100

150

200

250

300

2003-2006

cm

2s

-2

energia

Vento e Onde Vento e Onde (04/2009-03/2010)(04/2009-03/2010)

A causa dei costi elevati e delle difficoltà operative le misure in mare sono relativamente scarse.

Occorre quindi individuare con cura il sito di misura affinchè sia significativo in relazione alla finalità dello studio.

I modelli di simulazione numerica ci consentono questo

Simulazioni misure dirette

Strumenti GIS per il supporto ai processi decisionali

Individuazione di siti idonei

partecipazione al progetto europeo partecipazione al progetto europeo

N.O.S.T.R.U.M.N.O.S.T.R.U.M.

Net for Offshore Sustainable Net for Offshore Sustainable Technologies, Resources and Use in Technologies, Resources and Use in

the Mediterranean Seathe Mediterranean Sea

2003-20052003-2005

BESEL, Spagna - E.E.D., Francia - C.R.E.S., Grecia- ENEA UTMAR, Italia

Strumenti GIS per l’individuazione di siti idonei

Valutazione del potenziale eolico offshore:Valutazione del potenziale eolico offshore:

identificazione delle aree potenzialmente identificazione delle aree potenzialmente idonee in Italia sulla base diidonee in Italia sulla base di

- dati climatologici di intensità del vento - dati climatologici di intensità del vento (medie annuali 2 km x 2 km, 60 m altezza)(medie annuali 2 km x 2 km, 60 m altezza)

- Batimetria delle coste italiane- Batimetria delle coste italiane

E’ stato sviluppato un Sistema Informativo Territoriale

Con tecniche di overlay, sono stati studiati strati informativi relativi alle carte batimetriche e alla carta del vento appositamente elaborata.

I criteri di selezione delle areeI criteri di selezione delle aree

SCENARIO 2010 2020

Isobata massima 20 m 50 m

Distanza di rispetto da costa

>3 km >3 km

Altezza rotore 60 m 60 m

Potenza / area utile

8 MW/km2 8 MW/km2

Dettati dalle caratteristiche tecniche degli impianti

eolici offshore, distinti in due scenari:

Isole Egadi: ~ 50 km2

20102010

Golfo di Gela: ~ 130 km2

~ 360 km2

20202020

~ 1400 km2

Esempi dei Esempi dei risultati risultati G.I.S.G.I.S.

Aree potenzialmente idonee per eolico offshore kmAree potenzialmente idonee per eolico offshore km22

2010 scenario

2020 scenario

scenarioPotenziale eolico offshore in Italia

[km2]

2020 11.700

2010 3.700

La differenza tra i due scenari (8.000 km2) è da attribuirsi alle limitazioni di fondale: nel caso dei 20 m ci si trova troppo spesso all’interno dei 3 km dalla costa, potendo operare su fondali fino a 50 m, la disponibilità di aree per le installazioni aumenta significativamente.

Studi di impatto sulle comunità bentoniche

• definire le interazioni tra clima, pressioni antropiche ed ecosistemi

• valutare l’impatto dei cambiamenti e di nuovi usi sullo stato dell’ambiente marino, sulla biodiversità e sulle risorse

Studi di impatto sulle comunità bentoniche

- analizzare gli effetti sulla biodiversità di comunità bentoniche colonizzanti substrati artificiali sommersi

AttivitàAttività:

-analizzare gli effetti sulla connettività fra popolazioni bentoniche indotti dall’inserimento di strutture artificiali sommerse

1. Creazione di nuovo habitat per organismi bentici carbonatici

Gli organismi con scheletro carbonatico producono biomasse che permangono nel tempo, modificano fisicamente ed ecologicamente l’ambiente locale, forniscono substrato e cibo per altri organismi.

2. Alterata connettività fra popolazioni bentoniche

Organismi bentonici a bassa dispersione larvale possono utilizzare i substrati artificiali introdotti come guado per raggiungere fondali duri

lontani altrimenti non raggiungibili. Con tecniche di biologia molecolare, in uso a S. Teresa, è possibile indagare questi processi.

Su

bst

rato

du

ro

nat

ura

le

Substratoduro

introdotto

Substratoduro

introdotto

Substratoduro

introdotto

Su

bst

rato

du

ro

nat

ura

le

conclusioni

Le competenze interdisciplinari nel campo delle scienze marine presenti in ENEA quali modellistica, misure sperimentali, conoscenza degli ecosistemi marini, strumenti di supporto a processi decisionalipermettono di affrontare tematiche direttamente legate allo sviluppo delle energie rinnovabili dal mare:studi di fattibilità, individuazione di siti idonei valutazione di impatto ambientale