Un nuovo sistema di presa di potenza a energia del moto ondoso punta all’universalità
Immaginiamoci per un istante lo stato attuale del settore dell’energia marina che, per avere successo, ha sostanzialmente bisogno di tre elementi: una catena di distribuzione solida e affidabile, standard di progettazione consolidati e tecnologie che siano competitive in termini di costi e affidabili. Un sistema di presa di potenza (Pdp), simile a quello sviluppato nell’ambito del progetto IMAGINE (Innovative Method for Affordable Generation IN Ocean Energy) potrebbe dimostrarsi determinante per soddisfare tali requisiti. Questo sistema, infatti, promette di aumentare l’efficienza della conversione dell’energia del moto ondoso in elettricità compatibile con la rete dal 70 all’80 %, di ridurre la spesa in conto capitale del 50 % e di estendere la durata della Pdp a 20 anni. Infine, è possibile adattarlo a diversi tipi di convertitori di energia da moto ondoso (WEC, Wave Energy Converter). «Le tecnologie basate sull’energia del moto ondoso devono ancora convergere», afferma Luca Castellini, direttore della sezione R&S per l’energia e dello sviluppo commerciale presso l’azienda UMBRAGROUP, nonché coordinatore del progetto IMAGINE. «Sapevamo che siti con diverse caratteristiche ambientali potessero richiedere requisiti di progettazione differenti, quindi abbiamo creato una tecnologia che per la maggior parte degli scenari converte il moto meccanico lineare in elettricità. Il nostro generatore elettro-meccanico è in grado di raccogliere energia dalle nostre quattro tipologie di WEC: assorbitori puntuali, attenuatori, convertitori oscillanti a flutto d’onda e dispositivi sommersi a pressione differenziale». Il generatore elettro-meccanico risulta compatibile con più dell’80 % di tutti i WEC attualmente in corso di sviluppo, eppure i suoi punti di forza si spingono oltre a questa sua versatilità. Se paragonato ai sistemi di Pdp d’avanguardia, il generatore elettro-meccanico riduce al minimo la necessità di utilizzare materiali attivi, contribuendo quindi ad abbassarne il costo finale. È dotato di un attrito minimo grazie all’impiego di elementi in contatto volvente (per una migliore efficienza meccanica) nonché di una densità di potenza superiore derivante da un numero ristretto di componenti e da una struttura architettonica più compatta. Il sistema ha già dato prova della sua affidabilità nell’ambito di applicazioni critiche per la sicurezza.
Spostarsi oltre l’energia del moto ondoso
Nel 2018, grazie al supporto dell’UE nell’ambito del progetto IMAGINE, l’azienda UMBRAGROUP ha avviato la costruzione di un prototipo per il collaudo di tipo «Hardware-in-the-loop» (HIL) delle prestazioni e del ciclo di vita. Lo scopo del gruppo è quello di provare che il sistema rispecchia gli obiettivi di riduzione dei costi e di miglioramento delle prestazioni, riuscendo pertanto a raggiungere il livello 5 di maturità tecnologica. Il gruppo sta attualmente realizzando le parti di prova e auspica di iniziare la procedura di collaudo a fine estate. Tuttavia, il progetto IMAGINE non si occupa solo di soluzioni per la Pdp. «Il progetto si concentra anche sullo sviluppo di processi di progettazione ottimizzati, che favoriscono l’elaborazione di pratiche raccomandate per le soluzioni Pdp nelle tecnologie WEC. Data la totale mancanza di standard al riguardo, abbiamo dato origine a un approccio ricavato dal settore dell’energia eolica, utilizzando classi di energia da moto ondoso per la definizione del dimensionamento adeguato di Pdp per un WEC», aggiunge Castellini. Tramite la modellizzazione numerica, la classe di energia da moto ondoso permette di delineare l’involucro di carico del generatore elettro-meccanico sulla base delle interazioni tra il WEC e il suo ambiente. L’azienda UMBRAGROUP ha preso in considerazione una vasta gamma di carichi per il generatore elettro-meccanico al fine di garantirne la sicurezza. «Il generatore elettro-meccanico deve essere in grado di fronteggiare condizioni estreme di carico e potenza anche nel caso in cui la classe del sito e il tipo di convertitore selezionati si trovino nell’intervallo di potenza del sito di distribuzione. Per riuscire a produrre energia persino in presenza di carichi estremi, abbiamo dotato il generatore elettro-meccanico di un’architettura di parallelizzazione», spiega Castellini. Ci vorrà probabilmente un po’ di tempo affinché la tecnologia possa ottenere il livello 9 di maturità tecnologica. Nonostante ciò, le parti interessate e gli sviluppatori di tecnologia stanno già prendendo in esame il generatore elettro-meccanico. Il potenziale tecnologico esula dal settore dell’energia del moto ondoso, presentando possibili applicazioni per i settori dell’energia mareomotrice, automobilistico, petrolifero e del gas.
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