Descrizione del modulo "Produzione energie rinnovabili dal mare (ET.P03.011.002)"

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  • Descrizione del modulo "Produzione energie rinnovabili dal mare (ET.P03.011.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • L'impatto sociale delle attività di ricerca sulle energie rinnovabili dal mare è evidente. In primo luogo, l'incremento della produzione di energia dal mare consentirà di ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e con essa di ridurre l'inquinamento. La localizzazione in mare, possibilmente lontano dalle coste, constentirà inoltre di alleggerire il territorio da impianti di generazione di energia pulita (eolico, ad esempio) con notevoli benefici in termini di impatto ambientale ed accettazione da parte della cittadinanza. Non meno importante, la produzione e gestione di impianti marini per la produzione di energia creeranno notevoli opportunità di occupazione e di sviluppo a livello nazionale e delle comunità locali. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Tra le diverse fonti di energia pulita e rinnovabile, i mari rappresentano un potenziale quasi illimitato ma con enormi scommesse tecnologiche da vincere per poter arrivare ad una adeguata capacità di sfruttamento. L'attività di ricerca su questo tema riguarda lo studio dei sistemi di generazione di energia da fonti diverse quali vento, onde, correnti. In particolare, le competenze dell'Istituto nei vari settori dell'ingegneria vengono impiegate per analizzare il potenziale produttivo delle tecnologie attualmente impiegate per garantirne una elevata produttività e quindi renderne economicamente vantaggiosa l'installazione. In particolare sono oggetto di valutazione possibili soluzioni/configurazioni alternative per rendere il sistema più efficiente. In analogia con l'approccio seguito dall'Istituto in altri settori, gli studi di base si combinano con le attività di supporto tecnico/scientifico alle imprese interessate ad applicazioni industriali. (literal)
Competenze
  • Le tematiche sviluppate nell'ambito dello sfruttamento delle energie rinnovabili dal mare e dal vento sono fortemente multidisciplinari. In particolare aspetti legati alla fluidodinamica, all'analisi delle strutture, alla sintesi dei sistemi di controllo, sono fortemente interconnessi con altri settori dell'ingegneria (navale, aeronautica, meccanica ed elettronica). Studi preliminari svolti in passato dimostrano che le metodologie di analisi teorica e sperimentale sviluppate dall'Istituto per propulsori navali sono estendibili con successo a sistemi di produzione di energia dalle correnti marine e dal vento. Gli strumenti computazionali per la previsione delle prestazioni degli impianti di generazione e per l'analisi degli aspetti di interazione fluido-struttura sono fondamentali in sede di progetto. Particolare attenzione è rivolta allo studio dell'impatto ambientale mediante la valutazione delle emissioni acustiche prodotte nelle diverse condizioni operative. Infine, specifiche competenze sviluppate all'interno dell'Istituto nell'ambito della dinamica delle onde consentono lo studio di sistemi di estrazione di energia dalle stesse. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • L'attività di ricerca si propone di contribuire allo sviluppo di conoscenze e tecnologie in grado di aumentare la capacità di sviluppare e progettare sistemi di produzione di energia dal vento, dalle onde, dalle correnti marine. Nell'ambito della comunità scientifica la ricerca si propone di contribuire alla condivisione delle conoscenze utili per lo sviluppo di questo settore. Inoltre, nell'ottica di installazione di tali dispositivi in zone geografiche morfologicamente diverse, la presente attività di ricerca consentirà di operare una corretta valutazione delle prestazioni offerte dal convertitore in diverse condizioni operative di funzionamento e valutarne il corretto dimensionamento sulla base delle caratteristiche operative di impiego. (literal)
Tecnologie
  • L'attività descritta verrà affrontata attraverso lo sviluppo di solutori agli elementi di contorno (BEM) per la previsione delle prestazioni di impianti idrogeneratori al variare delle condizioni operative includendo modelli di ordine ridotto per la descrizione del comportamento aero/idroelastico di tali sistemi. Nell'ambito del trasferimento tecnologico dal campo della propulsione aeronautica e navale, verranno estesi modelli aero/idrodinamici e strutturali bidimensionali all'analisi aero/idroelastica di generatori ad asse orizzontale. Inoltre, verranno estese a questo campo le tecniche computazionali di previsione per l'analisi dell'impatto ambientale in relazione alle emissioni acustiche. Per quanto riguarda l'attività sperimentale, saranno utilizzate principalmente le tecnologie più avanzate disponibili in Istituto, in particolare quelle di natura ottica (Particle Image Velocimetry, Particle Tracking Velocimetry, Laser Doppler Velocimetry) per via della loro non-intrusività. (literal)
Obiettivi
  • Studi commissionati dai principali organismi internazionali e dai singoli paesi evidenziano come gli oceani ed i mari rappresenteranno in un futuro prossimo il luogo dove la maggior parte di energia pulita e rinnovabile dovrà essere prodotta. L'attività di ricerca si propone di sviluppare strumenti di indagine sperimentale e teorico/computazionale per l'analisi e la progettazione di sistemi in grado di produrre energia dal vento, dalle onde e dalle correnti marine. L'obiettivo principale consiste nel conseguire una conoscenza accurata dei diversi meccanismi che governano la conversione di energia cinetica da una corrente (eolica o marina) o dal moto ondoso in energia meccanica e quindi elettrica. Dal punto di vista applicativo, l'attività è finalizzata a determinare la capacità produttiva di un impianto una volta note le caratteristiche del sito di installazione, a studiare l'interazione tra i dispositivi e l'ambiente marino (flora e fauna) e le altre attività socio-economiche legate al mare, come la pesca, i trasporti, il turismo. I risultati delle ricerche consentono di ricavare dati utili per una valutazione tecnico-economica di prototipi di interesse industriale. (literal)
Stato dell'arte
  • Lo sfruttamento dei mari è stato finora limitato e legato a tecnologie e conoscenze derivanti da altri settori. Ne è un esempio il settore eolico, dove gli impianti offshore vengono progettati sulla base dell'esperienza maturata per impianti a terra aventi però peculiarità del tutto diverse. Passando a parlare dei sistemi di generazione dalle onde e dalle correnti marine, la tecnologia attuale non va oltre lo stadio prototipale con poche eccezioni di impianti di modesta rilevanza. Svariate soluzioni tecniche per la generazione dalle onde e dalle correnti sono state proposte ma nessuna può dirsi matura e riconosciuta come affidabile ed economicamente valida. Risulta quindi fondamentale dedicare strumenti avanzati di indagine sperimentale e di modellazione teorico/computazionale per comprendere i meccanismi di conversione di energia e per individuare soluzioni progettuali per impianti ad elevata resa produttiva. In relazione a questo è anche necessario contribuire a rafforzare la comunicazione tra i diversi gruppi di ricerca operanti a livello nazionale, spesso in modo disgiunto, in questo campo. (literal)
Tecniche di indagine
  • Per quanto concerne lo sviluppo di metodi di calcolo, si utilizzeranno generalmente codici di calcolo scritti in linguaggio Fortran, C o C++. Le tecniche di indagine sperimentale sono basate prevalentemente su strumentazione di natura ottica non intrusiva, mentre i rilievi sperimentali sono elaborati attraverso codici di calcolo sviluppati in Istituto. Quando possibile, le tecniche sviluppate vengono applicate a casi rappresentativi della problematica in esame e convalidate attraverso confronto con altri risultati disponibili, ottenuti con metodi e/o tecniche diverse. (literal)
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