Le onde marine costituiscono una delle fonti di energie rinnovabili più interessanti e distribuite sul globo. L’energia delle onde può essere considerata un derivato dell’energia solare, attraverso l’azione dei venti. Il livello di potenza per unità di lunghezza del fronte d’onda varia dai 25 kW/m nell’Europa del sud (Isole Canarie), fino a 75 kW/m delle coste irlandesi e scozzesi. Nel Mar Mediterraneo infine la potenza disponibile è ancora significativa e varia in un intervallo compreso tra 11 e 4 kW/m. Se consideriamo anche la potenza sfruttabile in acque profonde al largo delle coste europee, la stima delle risorse totali per l’Europa sale a 320 GW.

Tra i vantaggi dello sfruttamento di questa risorsa si evidenzia come l’energia dalle onde del mare dia la possibilità di evitare il consumo del suolo, fenomeno ampiamente discusso dall’opinione pubblica e oggettivamente critico per i territori ad alta densità di popolazione. Inoltre, dal punto di vista paesaggistico, le installazioni potrebbero essere poste a distanza sufficiente da azzerare l’impatto visivo per l’uomo.

Allo stato attuale, le principali sfide tecnologiche che questa energia rinnovabile sta affrontando hanno tutte come fine ultimo la riduzione dei costi di installazione e manutenzione di questi dispositivi.  

In questo panorama si collocano le attività di ricerca che hanno condotto allo sviluppo di un dispositivo per la produzione di energia dalle onde del mare battezzato “ISWEC” (Inertial Sea Wave Energy Converter). E’ una macchina sviluppata dalla realtà del wave energy Torinese, progettata dal Politecnico di Torino e dall’azienda Wave for Energy srl. Si tratta di un galleggiante vincolato al fondale marino con un ormeggio lasco, che ne permette il moto di beccheggio e l’orientamento a seguire la direzione principale del fronte d’onda. All’esterno si presenta come uno scafo completamente chiuso, con il solo cavo elettrico che, tramite un giunto, attraversa la struttura del galleggiante e si va a connettere con un cavo statico posizionato sul fondale e che arriva fino a riva. Il cuore della macchina consiste nel sistema giroscopico: un volano di 10 tonnellate è posto in rotazione e scarica le coppie di reazione inerziale che nascono dall’interazione tra la sua velocità ed il moto di beccheggio dello scafo su un albero interno di precessione, sul quale è calettato un generatore elettrico a magneti permanenti. La possibilità di variare la velocità angolare del volano consente al dispositivo di adattarsi e massimizzare le performance per diversi stati di mare, aumentando la flessibilità del convertitore.

ISWEC scafo e componenti principali. Dimensioni e caratteristiche del device

Alcune caratteristiche della macchina installata a Pantelleria sono presentate in figura.

Il funzionamento della macchina prevede che la potenza meccanica contenuta nel movimento delle onde sia trasferita allo scafo, provocando così il moto dello stesso, in particolare nel moto di beccheggio. La velocità angolare dello scafo, combinata con il momento angolare del volano posto in rotazione provocano un momento giroscopico che provoca il trasferimento di potenza meccanica tra scafo e albero interno di precessione, sul quale è montato il Power Take Off (PTO) elettrico. Quest’ultimo trasforma la potenza meccanica al suo ingresso in potenza elettrica su di un BUS a corrente continua. La velocità angolare di lavoro e la legge di regolazione del PTO di assorbimento viene aggiornata di ora in ora.

L’assenza di parti mobili in acqua garantisce una maggior durata dei componenti, una manutenzione più semplice ed un ridottissimo impatto ambientale.

Il sistema è stato installato presso l’isola di Pantelleria. L’isola siciliana è un sito di notevole interesse nel panorama italiano per prevedere l’installazione di un dispositivo di generazione di energia dal moto ondoso: l’area individuata per l’installazione si trova a circa 800 metri dal porto in una situazione di esposizione al maestrale, vento prevalente e quindi caratterizzante il fenomeno ondoso.

Il varo di ISWEC nell’Isola è avvenuto in Agosto 2015. Di seguito sono presentate una fotografia al momento del trasporto sul sito di lavoro, un’immagine sottomarina del sistema d’ormeggio in cui si possono vedere quello che viene definito il fondale virtuale ed il corpo morto. In ultimo un’immagine del sistema in fase di lavoro.

Trasporto di ISWEC nel sito di installazione presso Pantelleria. Agosto 2015.

Nella prima fase di test del sistema, gli stati di mare incontrati sono arrivati ad essere estremamente impegnativi, con altezze significative e periodi di picco caratteristici di siti oceanici. Questo ha permesso di testare la tenuta del dispositivo e del sistema d’ormeggio. In nessuna di queste fasi il sistema è giunto a rottura.

Per quanto riguarda invece le performance in termini di produttività, i risultati della fase di sperimentazione sono stati in buon accordo con quelli ottenuti precedentemente in fase di simulazione e progettazione.

In questo momento il prototipo è in fase di conclusione della procedura di upgrade ed ha visto l’aggiunta del secondo gruppo giroscopico e l’installazione dell’infrastruttura elettrica (cavo). A breve ci sarà il nuovo varo, e la seconda fase di test potrà dunque iniziare. 

Le competenze necessarie allo sviluppo, alla posa ed alla manutenzione di dispositivi offshore come ISWEC vedono pienamente coinvolte le conoscenze tipiche del mondo Oil&Gas sia per la natura intrinseca dei siti di installazione, sia per le specificità dei sistemi di ormeggio e posa di cavi sottomarini indispensabili per il funzionamento. La più grande testimonianza di questa affinità tecnologica è riscontrabile nel grande sviluppo delle rinnovabili blu in Scozia, laddove i principali sviluppatori sono proprio i protagonisti dell’Oil&Gas.