ISWEC: prototipo per convertire il moto delle onde in energia

Nel 2006 i professori Giuliana Mattiazzo e Ermanno Giorcelli del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale del Politecnico di Torino hanno creato un team di ricerca. L’obiettivo? Creare nuove tecnologie per estrarre energia dal moto ondoso. Nel 2010 questo gruppo ha creato, per la parte ingegneristica del progetto, lo spin-off W4E (Wave For Energy). Con spin-off del Politecnico si intende società S.p.a o S.r.l. che si occupano dello sviluppo e dell’industrializzazione dei risultati della ricerca (ad esempio la BEOND S.r.l. o la OPTIMAD S.r.l). Nel 2015 il team ha sviluppato il primo dispositivo per la produzione di energia elettrica dalle onde marine. Si tratta del convertitore ISWEC (Inertial Sea Wave Energy Converter) ed è stato testato sempre nel 2015 a largo di Pantelleria. Nel 2016 è nata la collaborazione tra il Politecnico ed Eni per l’industrializzazione di questo prodotto. A settembre di quest’anno nasce il laboratorio di ricerca congiunto MORE (Marine Offshore Renewable Energy Lab)

ISWEC: cos’è e come funziona

ISWEC è un sistema composto da uno scafo, uno o più giroscopi al suo interno i quali sono collegati ad un generatore tramite albero. L’onda fa muovere lo scafo, il quale comincia a beccheggiare: oscilla rispetto al suo asse trasversale alla velocità angolare di beccheggio. Il telaio del giroscopio è vincolato al generatore e può solo rollare (ruotare attorno all’asse longitudinale dello scafo). Il volano invece, può girare liberamente. Il beccheggio viene trasmesso al volano. La combinazione della velocità angolare del volano e del beccheggio fa rollare il telaio attorno all’albero. Il generatore quindi riceve energia meccanica e la converte in elettrica.

L’ISWEC dunque consiste in un sistema inerziale che sfrutta il principio di conservazione del momento angolare per produrre energia dal moto ondoso. Il sistema però può anche adattarsi alle variazioni delle condizioni meteomarine, quindi a cambiamenti del periodo e dell’altezza delle onde: questo è possibile regolando la velocità angolare di rotazione del volano.

MORE Lab: il laboratorio di ricerca

Il MORE Lab è un laboratorio virtuale quindi si basa sull’integrazione di più strutture:

• Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale del Politecnico di Torino
• Marine Virtual Lab, presso il centro Eni di supercalcolo HPC5 a Ferrera Erbognone
• Sito di test in mare aperto a Ravenna
• Sito di Test a Pantelleria

Il MORE Lab sta valutando le prestazioni dell’ISWEC nel primo impianto al mondo di generazione elettrica ibrida nel sito di Ravenna. Il sito consiste in:

• smart grid con sistema di accumulo
• impianto fotovoltaico
• sistema ISWEC

Ad oggi l’impianto ha raggiunto un picco di potenza di 51 kW, il 103% della sua capacità nominale.

Per il sito di Pantelleria il MORE mira all’autonomia energetica, oltre che all’azzeramento dell’impatto paesaggistico. Per queste ragioni gli studiosi stanno analizzando l’integrazione del sistema ISWEC con l’ecosistema isolano.    

Attualmente gli studiosi coinvolti nella ricerca di MORE Lab sono più di 50, tra personale Eni e dottorandi del Politecnico (oltre che a diversi tesisti). Il Politecnico di Torino ha anche attivato una cattedra specifica: Energia dal mare.

Energia dal mare: la più grande fonte rinnovabile non utilizzata?

Secondo una stima a livello globale è possibile produrre circa 90 000 TWh all’anno di energia dal mare, pari a 5 volte il fabbisogno elettrico globale. Il vantaggio principale rispetto alle altre rinnovabili (come l’eolico o il fotovoltaico) consiste nella bassa variabilità produttiva rispetto alle condizioni climatiche. Nonostante questo, l’energia dal mare fornisce un contributo trascurabile nella produzione di energia.

 La causa principale è il fatto che non ci sia una convergenza tecnologica verso un’unica soluzione. In Italia si sta puntando sempre di più sulle tecnologie che sfruttano energia del mare, grazie al potenziale energetico. Si pensi che, in particolare nel solo stretto di Messina, le correnti potrebbero soddisfare il fabbisogno energetico di duecentomila persone.

Se sfruttata adeguatamente, la potenza prodotta dalle onde permetterebbe la realizzazione di sistemi energetici ibridi. Questo rappresenterebbe un enorme passo avanti all’interno del panorama legato alla produzione energetica rinnovabile e alla decarbonizzazione.

Articolo a cura di Luigi SAMBUCETI