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Studi Costieri 2018 -28: 3 - 15 3 Diga marittima per l’energia dal moto ondoso: impianto pilota presso il porto di Napoli Enrico Di Lauro 1,2 , Pasquale Contestabile 1,2 , Vincenzo Ferrante 1 , Diego Vicinanza 1,2,3 1 Dipartimento di Ingegneria, Università della Campania “Luigi Vanvitelli”, Via Roma, 9 - 81031 Aversa. 2 CONISMA-COnsorzio Nazionale Interuniversitario per le Scienze del Mare, Piazzale Flaminio 9, 00196 Roma 3 Stazione Zoologica Anton Dohrn, Villa Comunale, 80121 Napoli Riassunto L’integrazione di dispositivi per la conversione di energia da moto ondoso in strutture di difesa costiera potrebbe costituire una valida alternativa per ridurre gli elevati costi di tali tecnologie (Vicinanza et al., 2014). Il presente contributo è incentrato sulla descrizione di un innovativo prototipo di convertitore di energia ondosa totalmente integrato nella diga foranea principale del Porto di Napoli, presso l’antico molo San Vincenzo. Il dispositivo, denominato DIMEMO (Diga Marittima per l’Energia dal Moto Ondoso), rappresenta il primo impianto pilota al mondo in scala reale di tecnologia “a tracimazione ondosa” totalmente integrato in una diga marittima esistente. Partendo da una breve sintesi dei risultati di campagne di test in laboratorio su modelli in scala ridotta, l’articolo presenta le fasi di sviluppo e progettazione dell’impianto pilota, descrivendo, poi, le diverse fasi di costruzione ed installazione degli apparati strumentali per il monitoraggio sperimentale. Parole chiave: DIMEMO, impianto pilota, diga marittima innovativa, energia ondosa, strumentazione. Abstract The integration of wave energy conversion into coastal defense structures could be a sustainable solution for reducing the high costs of such innovative technologies (Vicinanza et al., 2014). This paper focuses on the description of an innovative device installed at San Vincenzo breakwater (Naples’s harbor). The device, called OBREC (Overtopping BReakwater for Energy Conversion), is the first pilot plant in the world in real-scale totally integrated into an existing breakwater, that exploits the overtopping process to produce electricity by means low head turbines. This article aims to present the stages of development and design of the structure, starting with a brief summary of the results of test campaigns on scale models up to the description of the different prototype construction stages and the installed field instrumentation for the full- scale prototype monitoring. Key-words: full-scale prototype, OBREC, innovative breakwater, wave energy converter, field instrumentation.

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Diga marittima per l’energia dal moto ondoso:

impianto pilota presso il porto di Napoli

Enrico Di Lauro1,2, Pasquale Contestabile1,2, Vincenzo Ferrante1, Diego Vicinanza1,2,3

1Dipartimento di Ingegneria, Università della Campania “Luigi Vanvitelli”, Via Roma, 9 - 81031 Aversa.

2CONISMA-COnsorzio Nazionale Interuniversitario per le Scienze del Mare, Piazzale Flaminio 9,

00196 Roma 3Stazione Zoologica Anton Dohrn, Villa Comunale, 80121 Napoli

Riassunto

L’integrazione di dispositivi per la conversione di energia da moto ondoso in strutture di difesa costiera

potrebbe costituire una valida alternativa per ridurre gli elevati costi di tali tecnologie (Vicinanza et al.,

2014). Il presente contributo è incentrato sulla descrizione di un innovativo prototipo di convertitore di

energia ondosa totalmente integrato nella diga foranea principale del Porto di Napoli, presso l’antico

molo San Vincenzo. Il dispositivo, denominato DIMEMO (Diga Marittima per l’Energia dal Moto

Ondoso), rappresenta il primo impianto pilota al mondo in scala reale di tecnologia “a tracimazione

ondosa” totalmente integrato in una diga marittima esistente. Partendo da una breve sintesi dei risultati

di campagne di test in laboratorio su modelli in scala ridotta, l’articolo presenta le fasi di sviluppo e

progettazione dell’impianto pilota, descrivendo, poi, le diverse fasi di costruzione ed installazione degli

apparati strumentali per il monitoraggio sperimentale.

Parole chiave: DIMEMO, impianto pilota, diga marittima innovativa, energia ondosa, strumentazione.

Abstract

The integration of wave energy conversion into coastal defense structures could be a sustainable solution for reducing the

high costs of such innovative technologies (Vicinanza et al., 2014). This paper focuses on the description of an innovative

device installed at San Vincenzo breakwater (Naples’s harbor). The device, called OBREC (Overtopping BReakwater

for Energy Conversion), is the first pilot plant in the world in real-scale totally integrated into an existing breakwater,

that exploits the overtopping process to produce electricity by means low head turbines. This article aims to present the

stages of development and design of the structure, starting with a brief summary of the results of test campaigns on scale

models up to the description of the different prototype construction stages and the installed field instrumentation for the full-

scale prototype monitoring.

Key-words: full-scale prototype, OBREC, innovative breakwater, wave energy converter, field instrumentation.

Di Lauro et Al. Diga marittima per l’energia da moto ondoso: impianto pilota presso il porto di Napoli

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Introduzione

Il settore dell’energia da moto ondoso (wave energy), seppure sia in crescente espansione negli ultimi anni,

è ancora poco competitivo sul mercato mondiale se confrontato con altri settori che si occupano di

produzione di energia da fonti rinnovabili. Alcuni dei problemi che maggiormente ostacolano la

commercializzazione dei dispositivi finalizzati alla produzione di energia dal moto delle onde marine

(Wave Energy Converters, WECs) possono essere attribuiti soprattutto agli elevati costi di realizzazione,

installazione e manutenzione (Falcão, 2010). Inoltre, recenti casi di gravi danni subiti da impianti pilota

in larga scala hanno posto l’accento sul problema della bassa affidabilità ad operare in condizioni

meteomarine estreme (Falcão, 2014), tra l’altro determinando una crescita esponenziale dei premi

assicurativi.

Una soluzione proposta negli ultimi anni per ridurre significativamente i costi, e rendere quindi

competitivi i sistemi WECs, è quella di sviluppare dispositivi ibridi in grado di assolvere appieno la

funzione di difesa costiera. In tale direzione, l’integrazione con infrastrutture portuali o di difesa della

costa consentirebbe di operare una condivisione dei costi (cost sharing) sostenuti per la costruzione

dell’opera di difesa costiera. Attualmente, esistono pochi impianti pilota in scala reale di WECs integrati

in dighe marittime.

Il primo esempio di diga marittima integrata con un dispositivo WEC è stato installato nel porto di

Sakata in Giappone nel 1989 (Takahashi et al., 1992). Il sistema è composto da un cassone con una

configurazione innovativa atta a ospitare una tecnologia a colonna d’aria oscillante, OWC (Oscillating

water column) ed un locale macchine con turbine accoppiate ad un generatore con una potenza totale di

60 KW. Altro esempio è l’impianto pilota installato nel 1991 di fronte alla diga di Vizhinjam in India

(Ruy and Neelamani, 1992). Tale impianto fu inizialmente equipaggiato con turbine tipo Wells con una

potenza totale di 150 kW, successivamente sostituite da differenti tipologie di turbine, incluse le turbine

ad azione (o ad impulso). In Europa un primo impianto WEC integrato in una diga a cassoni verticali

fu stato installato nel 2008 nel porto di Mutriku, nel nord della Spagna (Torre-Enciso et al., 2009).

L’impianto consta di sedici cassoni cellulari, ciascuno connesso ad un turbo-generatore, per una

capacità totale di 296 kW. Un prototipo in scala reale di cassone verticale contenente un dispositivo a

colonna d’aria oscillante, denominato Resonant Wave Energy Converter 3 (REWEC3), è stato costruito

alla fine del 2012 nel porto di Civitavecchia. REWEC3 rappresenta il primo dispositivo nel suo genere

installato nel mar Mediterraneo ed uno dei più grandi al mondo (Arena et al., 2013). Primi risultati del

monitoraggio di una mareggiata registrata a Novembre 2015, hanno mostrato un elevato coefficiente di

assorbimento dell’impianto, definito come il rapporto tra l’energia media assorbita e l’energia media

incidente (Arena et al., 2016). Infine, si ricordano gli impianti pilota europei denominati Pico e Limpet

che, sebbene siano dispositivi OWC isolati ed installati sulla costa, per la loro configurazione

geometrica sono potenzialmente integrabili in dighe marittime. Il Limpet, installato nell’isola di Islay

(Scozia), opera con una potenza nominale di 500 kW (Boake et al., 2002), mentre Pico, installato

nell’omonima isola nell’arcipelago delle Azzorre (Portogallo), è equipaggiato con turbine Wells ad asse

orizzontale avente potenza totale di 400 kW (Neumann et al., 2011).

Seguendo questo innovativo approccio sulla progettazione di dighe marittime, e partendo dai

precedenti lavori di sistemi WECs come Wave Dragon (Kofoed et al., 2006) e soprattutto del dispositivo

SSG, Sea-wave Slot-cone Generator (Vicinanza and Frigaard, 2008; Vicinanza et al., 2012; Buccino et al.,

2012; Buccino et al., 2015a; Buccino et al., 2015b), è in fase di sviluppo un innovativo dispositivo

denominato DIMEMO, acronimo di Diga Marittima per l’Energia dal Moto Ondoso, che sfrutta la

tracimazione delle onde per produrre energia elettrica (Vicinanza et al, 2013a; 2014).

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Il dispositivo consiste in una diga a scogliera provvista di un serbatoio che, collocato in posizione

soprelevata rispetto al livello del mare, raccoglie l’acqua tracimante da una rampa frontale al fine di

convertirla in energia potenziale. La differenza di carico idraulico tra il serbatoio e il livello medio del

mare genera un flusso che attiva delle turbine a basso carico, collocate a tergo del serbatoio ed

accoppiate a un generatore, trasformando l’energia del flusso d’acqua in energia elettrica. In Figura 1 è

mostrato lo schema di confronto tra una tradizionale diga a scogliera con massi ciclopici artificiali

(tetrapodi) e muro di coronamento, ed il dispositivo DIMEMO.

Questo lavoro intende fornire una completa descrizione dell’impianto pilota in scala reale del

dispositivo costruito ed installato nel porto di Napoli nel 2015. Esso rappresenta il primo prototipo al

mondo di WEC che sfrutta il fenomeno della tracimazione delle onde ed è totalmente integrato in una

struttura di difesa portuale.

Figura 1. Schema del dispositivo DIMEMO confrontato con una diga a scogliera tradizionale.

Analisi preliminare: campagna di test in scala ridotta

In una fase propedeutica alla realizzazione del prototipo in scala reale al porto di Napoli, sono state

effettuate nel 2012 e 2014 presso il dipartimento di Ingegneria Civile della Università di Aalborg (AAU)

in Danimarca due campagne di test in laboratorio su modelli in scala ridotta.

La campagna di test condotta nel 2012 ha consentito di comprendere le sostanziali differenze tra una

diga a gettata tradizionale e il dispositivo DIMEMO in termini di riflessione, di volumi tracimati nel

serbatoio e a tergo della struttura e di pressioni indotte dall’interazione delle onde con la struttura

(Vicinanza et al., 2014). Le analisi dei risultati hanno mostrato che l’integrazione del DIMEMO in una

diga tradizionale tende in generale a migliorare le prestazioni idrauliche globali della struttura. In

particolare, i risultati hanno evidenziato che la tracimazione a tergo della struttura è ridotta per la

presenza di un parapetto triangolare posto nella parte sommitale del muro paraonde, mentre i

coefficienti di riflessione sono simili, o in alcuni casi minori, di quelli misurati per dighe marittime

tradizionali, principalmente a causa dell’assorbimento dell’energia nella vasca frontale. Nell’ambito di

tale campagna di test è stato inoltre possibile sviluppare delle formule di previsione di portata media

tracimante a tergo della struttura e nel serbatoio e di azioni agenti sulla struttura.

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Nel 2014 è stata condotta una seconda campagna di test finalizzata alla comprensione delle prestazioni

del dispositivo per diverse configurazioni geometriche della rampa frontale e della retrostante vasca di

raccolta di acqua. Un’analisi completa delle prestazioni idrauliche e strutturali del DIMEMO è in corso

di pubblicazione, mentre per risultati preliminari su tale campagna di test in laboratorio si rimanda ai

seguenti lavori (Contestabile et al., 2015; Di Lauro et al., 2015; Iuppa et al., 2015). Tali studi hanno

permesso di ottenere sia un’ottimizzazione della geometria del sistema che formule di design utilizzate

per la progettazione del primo prototipo in scala reale di tale innovativa tecnologia.

Impianto pilota DIMEMO al porto di Napoli

Il dispositivo in scala reale del DIMEMO è stato installato nel 2015 in un tratto centrale della diga S.

Vincenzo del porto Napoli (Fig. 2), su un fronte mare di 6 metri di lunghezza. La profondità del

fondale ai piedi della struttura è di circa 25 m. Il paraggio presenta un clima meteomarino con una

potenza media annuale di circa 2.5 kW/m. Le analisi sulla potenzialità ondose del sito sono state

effettuate a partire dalla analisi di dati ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)

trasposti nel punto in cui è ubicato il prototipo mediante l’ausilio di modelli numerici. Il valore di

potenza media annuale, dunque, è alquanto modesto se confrontato, ad esempio, agli 11 kW/m del

Nord-ovest della Sardegna (Vicinanza et al., 2011; 2013b) e ai 60-70 kW/m delle coste atlantiche

europee (Mørk et al., 2010). Il golfo di Napoli ed in generale il Mar Tirreno, presenta prolungati periodi

di calma (Hm0<0.50 m) durante il periodo estivo. Questo consente di intervenire in sicurezza per le

attività di manutenzione o installazione di nuove strumentazioni utili al monitoraggio. D’altra parte,

essendo l’impianto imbasato sulla batimetrica -25 m, non avvengono fenomeni di frangimento delle

onde estreme. Infatti, l’altezza con periodo di ritorno cinquantennale è circa 8 m, ed almeno un paio di

volte l’anno si registra per il molo S. Vincenzo un’altezza d’onda superiore ai 4 m. Dunque in definitiva,

l’impianto pilota è realizzato in un sito:

- non ottimale dal punto di vista energetico;

- non ottimale dal punto di vista dei carichi ondosi sulla struttura.

Questi aspetti aumentano sensibilmente il livello di credibilità nell’ambito della Comunità Scientifica: la

produzione elettrica e l’affidabilità strutturale del DIMEMO al Porto di Napoli è una garanzia di

validità del sistema praticamente dovunque.

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Figura 2. Posizione del DIMEMO nella diga S. Vincenzo del porto di Napoli.

L’installazione del dispositivo ha interessato un’area di circa 75 m2 della mantellata della diga S.

Vincenzo, costituita da massi artificiali cubici di tipo Antifers, aventi lato di 2 m e peso di circa 12

tonnellate. La scelta della specifica posizione dell’impianto pilota è dovuta principalmente alla sua

vicinanza ad un edificio situato a tergo della diga, c.d “ex palazzina meteo”, i cui locali sono ora

impiegati come hub sperimentale durante le fasi di monitoraggio dell’impianto.

L’impianto pilota si configura con una successione sistemica in senso trasversale al molo del tipo

rampa-vasca-muro paraonde-locale tecnico-muro posteriore, descritto altresì in figura 3. Nello

specifico, si sono adottate due diverse geometrie di complessi rampa-vasca, denominate

DIMEMO_RS-Lab (Real Scale laboratory) e DIMEMO_NW-Lab (Natural Waves Laboratory)

sostanzialmente differenziati da una diversa quota di cresta della rampa, ovvero 165 cm e 100 cm,

addossati allo stesso locale tecnico (definito spazialmente dal muro di coronamento, dalle pareti

posteriori e laterali). Tale differenziazione deriva dalle esigenze di testare il prototipo non solo nelle sue

condizioni ottimali nell’ambito del paraggio ospitante (per la cui rampa, appunto, deve raggiungere

almeno quota 1.65 m) ma anche per le opportunità di impiegare l’impianto pilota come un laboratorio

naturale in scala, dove poter raccogliere dati sperimentali esportabili in contesti più energetici. Per tale

motivo, la vasca alta 1 m risulta una scalatura di quella adottabile in paraggi molto più energetici.

Molo S. Vincenzo

Impianto pilota

DIMEMO

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Figura 3. Impianto pilota DIMEMO integrato nel molo S. Vincenzo di Napoli

L’intera struttura in cemento armato è stata gettata in opera, con la sola eccezione della rampa frontale

costituita da tre strutture in cemento armato prefabbricato. La sezione della rampa frontale è costituita

da una parte sommersa avente un’inclinazione di 78° rispetto all’orizzontale e una lunghezza di 80 cm, e

da una parte emersa avente un angolo di inclinazione di 22°. L’inclinazione media della struttura è di

circa 27°, comparabile con quella della mantellata lato mare della diga S. Vincenzo (pendenza 1:2).

Tre muri perimetrali in cemento armato di larghezza di 40 cm, inclinati della stessa pendenza della

rampa frontale, delimitano le vasche di raccolta delle due diverse configurazioni dell’impianto pilota. A

tergo di tali vasche è stato installato un locale macchine di cemento armato avente un’area interna di

11.4 m2 e finalizzato ad accogliere la strumentazione dell’impianto pilota. Maggiori dettagli geometrici

delle vasche di raccolta e locale macchine possono essere consultati nel lavoro di Contestabile et al.

(2016).

Nella parte sommitale del muro verticale del locale macchine è stato realizzato un parapetto di

configurazione triangolare inclinato di 45° rispetto alla direzione verticale, avente la funzione di ridurre

la portata di acqua tracimante a tergo della struttura. L’acqua raccolta nelle vasche a seguito della

tracimazione delle onde dalla rampa frontale, defluisce nel locale macchine passando attraverso quattro

fori circolari ϕ250 (due per ciascuna configurazione) e un foro aggiuntivo ϕ170 per la configurazione di

serbatoio basso, situati alla base del muro verticale del locale macchine.

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Figura 4. Sezione trasversale delle due configurazioni del DIMEMO

Costruzione dell’impianto pilota

Il processo di costruzione dell’impianto pilota DIMEMO al porto di Napoli è durato circa tre mesi, da

giugno a settembre 2015.

La prima fase lavori è consistita nello spostamento di due strati di massi artificiali di tipo antifer della

mantellata per una estensione trasversale circa 8 metri, pari a quattro file di massi, fino al

raggiungimento di una quota pari circa al livello medio mare (Fig. 5). La movimentazione degli antifers

della mantellata, per un totale di 30 unità di massi artificiali spostati, è avvenuta mediante una gru

mobile posizionata sul risvolto sub orizzontale della mantellata nella parte sommitale della diga S.

Vincenzo, avente una larghezza di 11 m. Gli antifer movimentati sono stati in parte ricollocati al piede

della scarpata, a rinforzo della stessa, e in parte posizionati ai due lati dell’impianto pilota. Durante le

prime fasi dei lavori, una fila di massi artificiale è stata sistemata nella parte anteriore dell’area di sedime

al fine di proteggere quest’ultima dall’azione delle onde incidenti durante le fasi di costruzione

dell’opera marittima. In seguito è stata installata la fondazione dell’impianto pilota, consistente in una

struttura mista platea e micropali. In particolare 12 micropali di lunghezza di 10 m e 300 mm di

diametro, aventi una armatura tubolare interna di acciaio di 250 mm, sono stati installati nell’area di

sedime mediante macchina perforatrice per micropali. Essi sono stati dotati di una geomaglia elastica

allo scopo di consentire l’espansione del calcestruzzo iniettato all’interno delle porosità realizzate in

seno alla scogliera e, al contempo, di evitare la fuoriuscita della stessa boiacca verso il mare.

DIMEMO_NW-Lab

DIMEMO_RS-Lab

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Figura 5. Fase di movimentazione massi di tipo antifers (sinistra) ed installazione dei micropali (destra)

L’installazione di una struttura a platea con sistema di ancoraggio a terra mediante micropali è

giustificata dalla esigenza di aumentare sensibilmente la stabilità dell’impianto pilota assicurando

coefficienti di sicurezza molto più elevati rispetto ad una tipica costruzione di difesa costiera. Il

processo di costruzione del DIMEMO è quindi proseguito con la costruzione della base delle due

vasche di raccolta acqua che consiste in una platea di diverso spessore, rispettivamente 75 cm per il

serbatoio basso e 125 cm per quello alto. In Figura 6 è mostrata la fase di disposizione della armatura

metallica della platea, preassemblata e collocata successivamente nell’area di sedime da una gru mobile

per facilitare il processo di costruzione. Al termine del getto della platea, tre elementi prefabbricati in

cemento armato sono stati collocati e resi solidali alla platea con un successivo getto di cemento

formando la rampa frontale del prototipo. I lavori di ingegneria civile sono terminati a fine Settembre

2015 con la costruzione del locale macchine e dei muri che delimitano le due vasche frontali. La Figura

8 mostra l’impianto pilota in condizioni di saturazione delle vasche di raccolta durante un evento di

mareggiata nel Gennaio 2016.

Figura 6. Costruzione della base delle due vasche di raccolta (sinistra) ed installazione della rampa frontale (destra)

Strumentazione di misura

L’impianto pilota è equipaggiato con una strumentazione finalizzata al monitoraggio delle prestazioni

idrauliche e strutturali del dispositivo. A tal proposito, 3 turbine semi-Kaplan a basso carico per una

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potenza totale di 2.5 kW sono state installate nel locale macchine a Novembre 2015. L’obiettivo per i

prossimi mesi è di installare un set di diverse turbine a basso carico per una potenza totale di 20 kW. Lo

scopo del monitoraggio è di testare differenti tipologie di turbine idrauliche a basso carico al fine di

individuare la migliore tecnologia per tale sistema da un’analisi costi-benefici.

Ad una distanza di circa 100 metri dal prototipo è stata installata una boa ondametrica innovativa (Fig.

7) che sfrutta la tecnologia del Global Positioning System (GPS) per la misura delle onde agenti ai piedi del

DIMEMO. Tali boe sono sviluppate dal Lagrangian Drifter Laboratory (LDL) dello Scripps Institution of

Oceanography (SIO). La tecnologia GPS applicata alla misura delle onde offre notevoli vantaggi rispetto

alle tradizionali boe ondametriche dotate di accelerometri, poiché essa permette di sviluppare boe

molto più economiche e di dimensioni ridotte. La boa installata al porto di Napoli ha, infatti, un

diametro di circa 39 cm e un peso che non supera i 12 Kg.

Figura 7 - Boa ondamentrica basata sulla tecnologia GPS per la misura delle onde incidenti

Tali ridotte dimensioni facilitano notevolmente il loro trasporto e l’installazione in sito è eseguita

agevolmente mediante una piccola imbarcazione. La boa acquisisce dati ad una frequenza di

campionamento di 2 Hz e, oltre alla misura delle onde, fornisce informazioni utili sulla temperatura,

pressione e umidità interna alla boa. I parametri del moto ondoso e gli spettri di energia relativi agli stati

di mare orari misurati dalla innovativa boa basata sul sistema GPS sono inoltre trasmessi mediante il

sistema di satelliti Iridium e sono accessibili in tempo reale attraverso un apposito sito web. Tali

parametri ondosi sono stati utilizzati inoltre per la calibrazione e validazione dei risultati di

modellazione numerica di trasformazione delle onde da largo fino al punto in cui è situato il DIMEMO,

al fine di eseguire una accurata analisi del clima meteomarino e del potenziale energetico del sito.

Le pressioni agenti sul prototipo sono misurate da 8 trasduttori di pressione posizionati sulla rampa

frontale, alla base del dispositivo e sul muro verticale della locale macchine del DIMEMO. Lo scopo è

di acquisire ad analizzare i dati di pressione durante eventi marittimi estremi al fine di compararli con le

formule esistenti in letteratura e validare i dati di pressione misurati nelle campagne di test condotte nel

2012 (Vicinanza et al., 2014) e nel 2014 sui modelli in scala ridotta e le relative formule di design

proposte. Due videocamere ad alta risoluzione sincronizzate con il sistema di acquisizione centrale

catturano il profilo delle onde durante la risalita sulla rampa e l’impatto con il muro verticale della

camera di manovra. L’analisi accoppiata dei trasduttori di pressione e delle videocamere forniranno

dettagli sul comportamento idrodinamico e sulla interazione onda-struttura al fine di avere una migliore

comprensione sulla distribuzione delle pressioni agenti sul prototipo, nonchè sulla identificazione delle

principali forme che la superficie dell’onda può assumere dinanzi alla rampa inclinata e davanti alla

parete verticale del locale macchine.

Di Lauro et Al. Diga marittima per l’energia da moto ondoso: impianto pilota presso il porto di Napoli

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Due sonde di livello disposte all’interno di piccoli box di acciaio collocati nel locale macchine misurano

la variazione di livello idrico nelle due vasche di raccolta frontale. Da tale misura è stimata la variazione

di portata di acqua che nel tempo defluisce attraverso la turbina a basso carico, noto il carico idraulico

totale pari alla differenza tra il livello d’acqua nel serbatoio e il livello del mare.

Si prevede infine inoltre di eseguire delle misure di volume di acqua tracimante a tergo del dispositivo

usando tecniche simili a quelle adoperate con successo in passato (Herbert 1995; Troch et al., 2004;

Briganti, 2005; Pullen et al., 2009) per il monitoraggio delle prestazioni idrauliche di dighe marittime

tradizionali. A tal proposito sarà installato un serbatoio di raccolta dietro al locale macchine

dell’impianto pilota equipaggiato con sonde di livello per la misura della variazione del livello idrico

interno, dalla cui misura sarà calcolata il volume d’acqua totale in ingresso e quindi la portata media

tracimante a tergo della struttura.

Conclusioni

Il presente contributo descrive il primo prototipo di dispositivo overtopping WEC in scala reale integrato

in una diga marittima a scogliera esistente. Tale prototipo, denominato DIMEMO, è stato installato

presso il molo S. Vincenzo del porto di Napoli nel 2015. L’articolo descrive in dettaglio le due differenti

configurazioni geometriche del prototipo e le diverse fasi di costruzioni che hanno portato alla

realizzazione del dispositivo. Il contributo fornisce infine una panoramica dell'apparato strumentale

installato nel locale macchine per la misura le prestazioni idrauliche e strutturali del prototipo nonché le

prestazioni in termini di produzione di energia elettrica.

Il monitoraggio in scala reale di un modulo del dispositivo DIMEMO al porto di Napoli fornirà le

informazioni necessarie per la migliore comprensione del complesso fenomeno di interazione delle

onde con la struttura e sulla sua capacità di convertire l’energia del moto ondoso in energia elettrica.

Il prototipo, comprendente turbine, generatore e sistema di controllo, fornirà inoltre dati che

permetteranno di definire delle linee guida per la progettazione ottimale del dispositivo secondo i

parametri statistici del clima meteomarino e della potenza energetica del sito in cui esso sarà installato.

In tale direzione, importanti risultati sono attesi dai test di turbine idrauliche a basso carico per diverse

condizioni marittime, poiché per la prima volta le prestazioni di differenti tipologie di turbine applicate

agli overtopping WECs integrati in dighe marittime sono confrontate simultaneamente con misure in

campo. I tre anni di monitoraggio forniranno criteri specifici per la scelta e la costruzione di tali turbine

a basso carico per applicazioni marittime, con un elevato livello di efficienza e affidabilità.

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Figura 8 – Impianto pilota durante una mareggiata di Gennaio 2016.

Ringraziamenti

Il lavoro è stato finanziato dal Programma Operativo Nazionale “Ricerca & Competitività” 2007-2013

per le Regioni della Convergenza – Progetto PON04a3_00303 “DIMEMO-Diga Marittima per

l’Energia del Moto Ondoso”. Alcuni ricercatori coinvolti sono stati, inoltre, finanziati dal progetto

bandiera RITMARE. Gli Autori sentitamente ringraziano il Ministero dell’Istruzione, Università e

Ricerca per aver supportato questa innovativa attività di ricerca. Infine, gli Autori esprimono particolare

riconoscimento al Prof. Eugenio Pugliese Carratelli e all’Autorità Portuale di Napoli per il sostegno alle

attività di installazione dell’impianto pilota.

Di Lauro et Al. Diga marittima per l’energia da moto ondoso: impianto pilota presso il porto di Napoli

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