Energia dal mare: analisi prestazionale di dispositivi per la conversione energetica da moto ondoso in ambiente rilevante

The current global and environmental energy scenario, increasingly focused on the search for sustainable energy solutions able to represent an effective and convenient alternative to the use of fossil fuels, considers the energy from the sea, and in particular from the waves, a very interesting resource, thanks to its enormous potential. However, the great variability of the phenomenon and the complex and harsh environment where it is intended to operate makes the identification of an efficient, robust, replicable and low-cost technology extremely challenging. In fact, although many solutions have been proposed over the years, today there is not a technology that is able to fully satisfy the requirements of reliability and low costs necessary for market success. In this context the present work aims at analysis of point absorber type wave energy converters and the development of a facility dedicated to experimental campaign in relevant environment, compassing in various activities such as dimensioning and design, numerical modelling, experimental activities. Chapter 4 shows the activity carried out regarding the wave energy converter called SeaSpoon, developed by the Thermochemical Power Group of the DIME Department of the University of Genoa. Several experimental campaigns have been carried out and different calculation codes have been developed in order to evaluate the potential performance of the device in different marine conditions, equipped with different types of profiles. Such technology has led to the development of the SeaWHAM project, illustrated in chapters 5 and 6, whose purpose was to design, implement and characterize an artificial wave generator installed on a quay connected to the open sea, to enable tests in a controlled but relevant environment (unique facility in Europe). Furthermore the project targeted the design, installation and experimental campaign on a integrated system able to convert the wave power (caught thanks to a "point absorber" wave energy converter) in other forms, such as hydraulic, pneumatic and electrical energy, with experimental characterisation of the entire efficiency chain.

L’attuale scenario energetico globale ed ambientale, focalizzato sempre di più sulla ricerca di soluzioni energetiche sostenibili in grado da rappresentare un’alternativa efficace e conveniente all’utilizzo delle risorse fossili, vede nell’energia dal mare, ed in particolare del moto ondoso, una risorsa energetica molto interessante, visto l’enorme potenziale di cui dispone. Tuttavia, la grande variabilità del fenomeno e l’estrema complessità ed aggressività dell’ambiente ove si intende operare rende l’individuazione di una tecnologia efficiente, robusta, replicabile ed a basso costo una sfida estremamente impegnativa. Di fatto, nonostante molte soluzioni siano state proposte nel corso degli anni, tutt’oggi non vi è una tecnologia che riesca a soddisfare appieno i requisiti di affidabilità ed economicità necessari ad una naturale affermazione sul mercato. In questo contesto il presente lavoro ha come obiettivo l’analisi di dispositivi di conversione energetica del tipo point absorber e lo sviluppo di una infrastruttura dedicata alla sperimentazione in ambiente significativo ed è articolato in diverse attività quali dimensionamento e progettazione, modellazione numerica, attività sperimentali. In particolare, nel capitolo 4 viene riportata l’attività svolta in merito al dispositivo di conversione da moto ondoso chiamato SeaSpoon, sviluppato dal Thermochemical Power Group del Dipartimento DIME dell’Università degli Studi di Genova. Sono state condotte diverse campagne sperimentali e sono stati sviluppati diversi codici di calcolo al fine di valutare le prestazioni potenziali del dispositivo in diverse condizioni marine, equipaggiandolo con diverse tipologie di profili. La ricerca sulle tematiche della conversione dell’energia da moto ondoso ha portato allo sviluppo del progetto SeaWHAM, illustrato nei capitoli 5 e 6, il cui scopo è stato quello di progettare, realizzare e caratterizzare un generatore di onda artificiale installato su banchina connessa al mare aperto che consente dunque di eseguire test in ambiente controllato ma significativo (facility unica in Europa), oltre alla progettazione, l’installazione e campagna sperimentale su un sistema di conversione energetico da moto ondoso del tipo “point absorber” in grado di convertire l’energia delle onde in altre forme, quali energia idraulica, pneumatica ed elettrica: si è quindi potuto caratterizzare sperimentalmente l’intero sistema integrato