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Analisi fluidodinamica di un prototipo per la conversione di energia da moto ondoso: ottimizzazione della componente fissa e stime preliminari di potenza assorbita con la girante

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Analisi fluidodinamica di un prototipo per la conversione di energia da moto ondoso: ottimizzazione della componente fissa e stime preliminari di potenza assorbita con la girante

Analisi fluidodinamica per l’ottimizzazione della componente fissa di un prototipo didispositivo per la conversione di energia da moto ondoso. Stime preliminari dipotenza assorbita con la girante per applicazioni in dispositivi di sfruttamentodell’energia da moto ondoso.

In questi ultimi anni diversi studi di ricerca nazionali, nel settore energetico, hanno dedicato particolare attenzione alla valutazione della producibilità energetica marina lungo le coste italiane. In questo contesto, in una prima fase abbiamo verificato, in diverse condizioni di onda, le potenzialità delprototipo di dispositivo per la conversione di energia da moto ondoso individuato lo scorso anno; in una seconda fase dello studio si è ottimizzato il profilo del dispositivo studiando due diverse configurazioni. Nella terza fase dello studio si è proceduto ad inserire nel dispositivo una turbina, individuata come piùpromettente nello studio dello scorso anno, al fine di valutare preliminarmente la potenza assorbita da una girante di tipo Wells. Il presente studio si basa sull’analisi fluidodinamica della componente fissa e mobile del dispositivo diriferimento, mediante l’utilizzo di un modello numerico fluidodinamico a medie di Reynolds (CFDRANS). Nella prima fase sono state considerate cinque onde di modellazione, rappresentative del clima d’onda di un intero anno solare per un sito costiero italiano, mentre nella seconda e nella terza fase, si è considerata la condizione di un’onda con occorrenza e ampiezza più significative. Dai risultati delle simulazioni numeriche della prima fase, abbiamo stimato l’energia annuale disponibile in corrispondenza della sezione di lavoro della turbina, fornendo una valutazione preliminare dell’energia producibile in condizioni di esercizio. In effetti, quest’ultimo parametro non è direttamente stimabile, avendo considerato, nella prima fase dello studio fluidodinamico, la sola parte fissa del dispositivo (senza quindi tener conto del rendimento ed il salto utile effettivo della turbina). Inoltre, èstata quantificata l’energia disponibile in funzione della velocità di cut-in, che rappresenta una soglia per la velocità del fluido, al di sotto della quale una turbina non produce energia. L’analisi numerica della seconda fase ha permesso di scegliere due soluzioni geometriche di riferimento, tra quelle esplorate, ottimizzando il profilo del dispositivo al fine di ridurre le perdite di carico indottedalla turbolenza generata nella sezione di lavoro. Nella terza fase, partendo da una soluzione ottimizzata, si è proceduto ad inserire nell’area di lavoro unaturbina di tipo Wells al fine di valutarne la potenza assorbita dalla girante. Sono stati infine programmati gli studi a scala che si effettueranno nella vasca del laboratorio idraulico del HMRC – Hydraulics and Marine Research Centre (Cork, Irlanda) nel prossimo anno di ricerca.

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