La conversione dell’energia cinetica contenuta nella corrente marina in energia elettrica comporta, a differenza delle macchine idroelettriche tradizionali, una velocità di flusso molto bassa, quindi per ottenere una taglia orientata su decine di MW sono necessarie soluzioni ad elevate sezioni d’intercettamento del fluido, in gergo “area spazzata”. Il sistema dinamico più efficiente sarà compostodal minor numero e massa delle parti “ancorate” al fondale (statore) e dal minor peso per unità di superficie attiva delle parti mobili (rotore). Il dimensionamento di ciascun componente, fisso o mobile, deve tener conto di tutte le sollecitazioni prevedibili alle quali l’impianto verrà sottoposto nel corso della vita, in particolare quelle meccaniche dovute alla forza peso delle parti che compongono la macchinastessa e alle spinte idrodinamiche di eventi estremi come tifoni e uragani. L’altro elemento critico per una macchina “marina” è l’aggressione chimica e biologica che richiede interventi periodici di rigenerazione e bonifica delle superfici esposte. Non meno importanti sono l’impatto ambientale in esercizio e i costi a fine vita. Lo studio propone tre soluzioni costruttive basate sul rotore ad asse verticale IACCME che potrebbe dimostrare la fattibilità di un impianto idroelettrico sottomarino ad elevata “area spazzata” che minimizzi l’uso di materiale da costruzione, consenta la rapida immersione sotto la linea d’onda e l’agevole riposizionamento, sul fondale o in cantiere. L’idea è di affidare il prelevamento della spinta idrodinamica ad una serie di “pale” o “ali”, disposte con asse verticale e aventi l’angolo d’incidenza retroazionato; il gruppo di “ali” verrebbe tenuto da una coppia di anelli concentrici, anch’essi ad asse verticale. La coppia oraria generata dalle pale disposte su un anello verrebbe compensata dalla coppia antioraria generata dalle pale disposte sull’altro anello. Il movimentorelativo fra i due anelli produrrebbe la rotazione degli alternatori facenti parte dello statore. Non dover trasferire la coppia motrice nell’asse di rotazione del rotore consente di progettare un gruppo statore snello anche per dimensioni di rotore di centinaia di metri per un’elevata capacità produttiva; in aggiuntala caratteristica fornita dal sistema di anelli controrotanti consentirebbe di ottenere una coppia resistente azzerabile per una struttura meccanicamente sollecitata alle sole componenti strutturali e non alla potenza motrice, evitando inoltre l’uso di fondazioni.
Le ipotesi dimensionali e i calcoli eseguiti si basano sulle formule di fluidodinamica di base che definiscono la correlazione fra portanza, resistenza, angolo d’incidenza, sezione della pala, densità del fluido e velocità relativa di un profilo alare in moto rettilineo. Per quanto riguarda il rapporto di fra la potenza in transito e quella prelevata è stato scelto un valore indicativo del 50%. Lo studio in campo con modelli reali in scala ridotta o modelli analitici su un simulatore consentirebbe di individuare con maggior precisione il valore ottimale.