Quale e quanta energia disponibile nei nostri mari?

Renata Archetti (1), Nadia Pinardi(1), (2), Alberto Lamberti(1), Franco Cesari(1), Giuseppe Passoni(3) e Daniele Pettenuzzo (2)

(1) Università di Bologna(2) Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia

(3) Politecnico di Milano

I mari e gli oceani contengono una fonte inesauribile di energia rinnovabile, in diverse forme, attualmente poco sfruttate.

• Energia dal vento• Energia dalle onde• Energia dalle maree• Energia dalle correnti marine• Energia dal gradiente termico

Offshore wind farm: lo stato dell’arteFattibilità Risorsa Vento Profondità

Fonte EWEA

Offshore wind in Europa: Potenza installata

Gela

Termoli

Offshore wind farm….….e in Italia???

-Consumi 350000 GWh per anno-Potenza installata 92 GW-Potenza media richiesta 42 GW-Massima potenza richiesta 55 GW

Tricase

Fonte EWEA

Offshore wind farm: il futuro

• Aerogeneratori con potenza fino a 10 MW• Fondazioni su fondali > 40 m• Turbine galleggianti o semigalleggianti• Altri dispositivi

www.magenn.comwww.kitewindgenerator.com www.green-power.net

Energia da onde: principi]/[8

1 22 mJgHE S]/[ mWcE gF

Siti con mediamente più di 15 KW al metro hanno la potenzialità di generare energia a prezzi competitivi

Energia da onde: dispositiviIl principio della colonna d'acqua oscillante (OWC)

Sistemi con impianti sommersi Sistemi di superficie con bacino di raccolta

Energia da onde: dispositivi

Devices

AquabuOY AWS CETO Oyster Energetech OWC LIMPET Pelamis SSG (500 m) WaveDragon

COST (EUR) 500,000 337,500 3,568,000 1,750,000 1,666,667 8,000,000

Technology Point Absorber OWSC OWC Attenuator Overtopping

Power max (kW) 250 2500 150 300 1000 665 750 20000 5900

Offshore distance 6 km + 50 m 10-15 m 2-10 m shoreline km shoreline + 50 m

Water depth (m) >50 50 50 12 5--50 10 >50 10 >25

Sizes D=6 m 10m under free surface 18 x 12 x 2 B=35 m, L=25 m B=6 m,

L=6m L=150 m D=3,5 m B=260-300 V=5000-8000 m3

directionality no no no si si si no si si

lenght scale (m)array layout array layout

array layout

array layout 60-90 ?? single 150 single 700

Life time (yr) 20 30 20 20

Company AquaEnergy Group, Finavera AWS Energy

Renewable Energy Holdings

Aquamarine Power Energetech Wave Gen Ocean Power

Delivery Wave Energy AS Wave Dragon Ltd

Specific Power Cost (EUR/kW) 2000 - 2250 - 3568 2632 2222 - 1356

Energia da onde: dispositivi

Energia da correnti marine

http://www.openhydro.com/

Un metro quadrato di area, intercettata con una turbina, in una corrente d'acqua che viaggia a 3 m/s ha una potenza di 3 kW.Una corrente d'aria che investe una turbina eolica da un metro quadrato per produrre 3 kW deve viaggiare a 28 m/s.

http://www.lunarenergy.co.uk/

Energia da gradiente termico

• L'energia solare assorbita dalla superficie del mare la riscalda, creando una differenza di temperatura fra le acque superficiali, che possono raggiungere i 25 - 28 gradi, e quelle situate per esempio ad una profondità di 600 m, che non superano i 6-7 gradi.

• Le acque superficiali, più calde, consentono di far evaporare sostanze come ammoniaca e fluoro; i vapori ad alta pressione, mettono in moto una turbina e un generatore di elettricità, passano in un condensatore e tornano allo stato liquido raffreddati dall'acqua aspirata dal fondo.

• Una differenza di 20 gradi centigradi basta a garantire la produzione di una quantità di energia economicamente sfruttabile.

www.seasolarpower.com

Il ruolo della Oceanografia Operativa

• Fornire informazioni e statistiche in merito alle risorse:

– Vento – Onde di superficie– Correnti da maree– Correnti marine– Temperatura

Per individuare i siti più idonei alla installazione di impianti per la generazione di energia dal mare e per gli studi di fattibilità

Analisi del posizionamento : batimetria, risorsa vento e onda

Risorsa Vento

Risorsa Onda

Dall’analisi combinata batimetria e risorsaenergetica è chiaroche l’offshore della Siciliaè particolarmente attraente

Analisi preliminare risorsa vento: confronto condizioni di vento tra Arklow Bank (Irlanda) e Mazara del Vallo

Area offshore Mazara del Vallo

Arklow Bank, offshore Ireland

01/05/10

N

Griglia eolica offshore: dimensionamento Mazara• Turbine 5MW• Self starting at 4 m/s• Shut down at 25 m/s• N. totale turbine 60• Potenza totale 300 MW• Energia annua: 994 GWh• Load Factor 37%• Altezza del rotore 90 m• Raggio delle pale 61.5 m• Massima altezza 153 m slm• Distanza tra turbine 850 m• Profondità fondale : da 30 a

50 m

Turbina 5 MW

North Adriatic 420 GWhL.F. 16%

South Adriatic 750 GWhL.F 28%

Griglia eolica offshore: dimensionamento Adriatico

Tc

THcgHF

g

SgS

56.181 22

Analisi preliminare risorsa onde: altezza d’onda da dati della rete Ondametrica Nazionale 1989 – 2001

Griglia per moto ondoso: dimensionamento

Griglia per moto ondoso: dimensionamentoMazara del Vallo

Griglia per moto ondoso: dimensionamento

• Tipologia: Aquabuoy• Potenza teorica: 240 Kw• Energia prodotta = 0.35 MWh /MW

• Potenza totale: 24 MW• Energia annua: 8.4 GWh

Costo 2 Meuro / MW

Energia annua 530 MWh da un generatore ‘teorico’

Analisi preliminare risorsa d’energia disponibile per generatore magnetico da onda di 1MW

Calcolo teorico

Limite d’altezza d’onda per la zonaa Sud della Sicilia

Griglia per moto ondoso: dimensionamento

• Tipologia: generatore magnetico• Potenza teorica: 1 MW• N. installazioni: 25• Potenza totale: 25 MW• Energia annua: 12.5 GWh

Idea diConvertitoreDi energiaDelle onde

• La sfida dei prossimi decenni è lo sfruttamento di energia dal mare, mediante lo sviluppo e la commercializzazione di nuove tecnologie

• In questo la disponibilità di dati di serie di dati lunghe e affidabili è elemento fondamentale

• Il territorio del mare vicino costa sarà presto troppo occupato dalle attività offshore già programmate negli scorsi dieci anni

• Integrazione tra diverse competenze tecnologiche

Considerazioni conclusive