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Sviluppo del dispositivo WaveSAX: prove in laboratorio con turbine Wellsdel modello scala 1:5 progettazione del sistema di generazione controllo

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Sviluppo del dispositivo WaveSAX: prove in laboratorio con turbine Wellsdel modello scala 1:5 progettazione del sistema di generazione controllo

Il presente rapporto si riferisce al dispositivo di conversione di energia da moto ondoso WaveSAX (RSE S.p.A.) e riporta un confronto preliminare tra il data set sperimentale di riferimento e le simulazioni di fluidodinamica computazionale svolte nel periodo di riferimento. I dati sperimentali più affidabili sono stati utilizzati per imporre le condizioni al contorno delle simulazioni numeriche e per poi trovare il punto di funzionamento ottimo del dispositivo, rispetto alla velocità angolare dellagirante. Inoltre, il sistema di generazione e controllo è stato progettato e installato nel modello 1:5 del WaveSAX.

L’energia marina rappresenta, allo stato attuale, una reale opportunità per favorire in Italia la crescita economica e l’occupazione, migliorare la sicurezza
dell’approvvigionamento energetico ed aumentare la competitività attraverso l’innovazione tecnologica.
Nel nostro Paese vi è un crescente interesse attorno alle tecnologie per lo sfruttamento delle onde e delle correnti marine per la produzione di energia, tant’èche secondo il Piano d’Azione Nazionale per le energie rinnovabili (PAN), ci si aspetta di raggiungere nel 2020 l’obiettivo di 3 MW di potenza installata.

In questo contesto, negli scorsi anni è stato studiato – per diverse condizioni d’onda del mare Mediterraneo – un dispositivo per la conversione di energia da moto ondoso, adatto ad essere installatoin strutture costiere del mare italiano.

Le attività effettuate in quest’anno della ricerca si sono sviluppate in quattro fasi distinte: nella primafase, indirizzata a verificare le prestazioni della girante, sono state realizzate due turbine Wells opportunamente installate nel modello a scala 1:5. In seguito, il dispositivo WaveSAX – composto da parte fissa e turbina – è stato testato nella vasca oceanica presso il laboratorio di idraulica della Scuola Centrale di Ingegneria di Nantes (“Ecole Centrale de Nantes”, Francia).

Nella seconda fase, si è provato a realizzare un’analisi numerica delle prove del modello fisico del dispositivo (scala 1:5) effettuate nella vasca oceanica di laboratorio, utilizzando un modello di fluidodinamica computazionale a medie di Reynolds (“Computational Fluid Dynamics, Reynolds’- Averaged Navier-Stokes”, CFD-RANS). I dati sperimentali più idonei sono stati utilizzati per imporre le condizioni al contorno delle simulazioni numeriche e trovare il punto di funzionamento ottimo del dispositivo, rispetto alla velocità angolare della girante. Inoltre, si riporta il primo passo d’implementazione per studi di CFD con il codice OpenFOAM® che – considerando le suecaratteristiche di codice OpenSource – si prevede d’utilizzare nelle successive analisi numeriche per lo sviluppo del dispositivo WaveSAX.

Nella terza fase, è stato sviluppato il progetto e si è proceduto alla realizzazione di un sistema di generazione e controllo del dispositivo WaveSAX (1:5), mirato ad effettuare gli studi in vasca oceanicanecessari a completare le validazioni del dispositivo all’attuale stadio di sviluppo. Questi test permetteranno il passaggio alle successive prove del dispositivo in condizioni di mare reali (1:1), come previsto dal protocollo per la realizzazione dei dispositivi di generazione da fonte marina, proposto dalla Ocean Energy System (OES) e seguito nello sviluppo di WaveSAX.

Nella quarta fase, infine, sulla base della letteratura e dell’esperienza RSE in questo tipo di valutazioni, sono state effettuate delle considerazioni preliminari relative ai modelli per la valutazione dei costi associati alla realizzazione e al funzionamento del dispositivo WaveSAX, e per la stima del costo medio dell’energia prodotta.

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