Ondaflex
Generatore da moto ondoso per alimentare gli utilizzatori elettrici a bordo di un peschereccio
Obiettivi generali
Quali obiettivi ci siamo posti
La finalità del progetto sarà quello di rendere autosufficiente un peschereccio da un punto di vista energetico, in particolare per quanto riguarda i consumi elettrici dei servizi di bordo. Verrà realizzato, ed installato a bordo, un sistema composto da un generatore elettrico che trasforma l'energia potenziale del moto ondoso in energia elettrica e che alimenti un sistema di accumulo (detto storage nel seguito) basato su batterie di diversa tecnologia capace di alimentare e rendere autosufficiente l'approvvigionamento energetico dei servizi di bordo, verranno altresì previste delle interfacce innovative storage-utilizzatori ed interventi sui principali dispositivi elettrici di bordo al fine di migliorarne le performances diminuendone i consumi.
Il DEIM SEA WAVE GENERATOR rappresenta una soluzione innovativa per la generazione di energia elettrica a bordo di natanti, mediante il recupero dell'energia inerziale derivante dal beccheggio e dal rollio e dal moto trasversale dell'imbarcazione. Di fatto questa soluzione, con questo generatore dedicato al settore nautico, è in grado di generare un surplus di energia pulita e gratuita per la ricarica delle batterie di bordo durante la navigazione.
A differenza di altri dispositivi di generazione di bordo, l'energia generata con DEIM SEA WAVE GENERATOR è completamente gratuita ed ecofriendly, inoltre il suo funzionamento non compromette le performance dell'imbarcazione. L'utilizzo, da parte del sistema, della spinta verticale e/o orizzontale generata dalle onde non interferisce con l'energia originata dalla propulsione dell'armo o del motore e a differenza dei generatori convenzionali non produce sgradevoli rumori e e non brucia alcun tipo di combustibile fossile. La tecnologia che costituisce il cuore pulsante del progetto è stata già sperimentata nell'ambito del Progetto Impetus finanziato dal Ministero dell'Ambiente nell'ambito del Bando per il finanziamento di progetti di ricerca finalizzati ad interventi di efficienza energetica e all'utilizzo delle fonti di energia rinnovabile in aree urbane che è consistita nella realizzazione di un generatore elettrico che trasformi l'energia potenziale del moto ondoso in energia elettrica, alimentando un sistema di produzione di idrogeno che utilizza come energia primaria l'energia contenuta nel moto ondoso del mare e come risorsa idrica per la produzione dell'idrogeno acqua, con conseguente utilizzo dell'idrogeno prodotto da questa fonte rinnovabile nel trasporto pubblico. L'idea progettuale è ampiamente a un grado di sviluppo TL4 come testimoniato dalle pubblicazioni riportate in calce.
Il DEIM SEA WAVE GENERATOR è basato su un generatore lineare posto a bordo del natante in appositi gavoni o vani tecnici posti, a prua o ancor meglio a centro nave. Al suo interno una massa inerziale oscilla verticalmente/ orizzontalmente su una guida spinta dalle forze generate dalle oscillazioni dello scafo dovute ai movimenti di rollio e beccheggio, nonché al moto verticale ed orizzontale di tutto il corpo barca durante la navigazione in presenza d'onda. La massa inerziale guadagna in questo modo energia cinetica, che viene convertita in energia elettrica mediante un innovativo generatore magnetico lineare denominato in grado di recuperare l'energia cinetica in un ampio spettro di oscillazioni forzanti
Il moto relativo che si viene a creare tra lo statore ed il rotore porta a una deformazione della geometria del circuito magnetico, il quale è attraversato dal flusso magnetico prodotto dai magneti permanenti posti sulla massa oscillante. Questo comportamento causa una modifica della riluttanza delle diverse parti del circuito, provocando una variazione del percorso del flusso magnetico e la generazione di energia elettrica negli avvolgimenti metallici posti sullo statore. Tale generatore lineare, grazie alla sua particolare tecnologia è in grado di fornire un'elevata efficienza di conversione in un ampio intervallo di potenze e di velocità di traslazione. A lato pratico questa peculiarità del sistema consente di produrre energia elettrica non solo durante la navigazione o in presenza di mare formato ma anche durante le soste in rada.
Nella figura sottostante è mostrato un esempio di installazione a bordo del generatore.
La soluzione di installazione sopra proposta consente anche di utilizzare il generatore come stabilizzatore antibeccheggio e anti rollio. In questo caso il dispositivo ha una catena di controllo che
gestisca le masse in contro fase rispetto l'onda, spostando le masse in modo tale da opporsi all'effetto delle onde incidenti. Tale tecnologia è già presente su navi di grande taglia e utilizza come massa da spostare un grande volume d'acqua spinto da opportune pompe idrauliche. Il sistema attualmente utilizzato è certamente funzionale ma energeticamente poco efficiente e necessita di grandi spazi. Il sistema proposto con l'utilizzazione del generatore lineare ha un'efficienza energetica notevolmente superiore e impegna molto meno spazio. Considerando l'elevato fabbisogno di energia elettrica per l'alimentazione degli impianti frigoriferi di bordo potrebbe essere interessante studiare l'accoppiamento tra il generatore elettrico ed i sistemi di refrigerazione. Naturalmente non pensabile un accoppiamento diretto a causa della aleatorietà della fonte di energia, sarà pertanto necessario il ricorso a sistemi di accumulo di energia per svincolare la fase di produzione dell'energia elettrica e la fase di utilizzo della stessa da parte dei gruppi di refrigerazione. Lo studio della tipologia del sistema di accumulo ed il suo dimensionamento potrebbe rappresentare una fase progettuale; in particolare si potrebbe valutare l'utilizzo di accumulatori di energia elettrica accoppiati ad accumulatori di ghiaccio binario (Ice slurry). L'impiego di accumulo di ghiaccio potrebbe essere giustificato dalla necessità di non impiegare accumulatori elettrici di elevata capacità e di conseguenza di massa costi elevati. Lo studio dovrebbe prevedere inoltre la progettazione di un impianto per la produzione di ice slurry operante con fluidi refrigeranti a basso GWP ed elevata efficienza energetica. Da evidenze sperimentali risulta la necessità di adottare soluzioni originali per quanto riguarda la sospensione della massa oscillante ed il suo controllo al fine di ottenere il massimo accoppiamento con la forza del moto ondoso, solitamente caratterizzata da una frequenza media molto bassa. La soluzione ottimale per ottenere tale condizione è quella di utilizzare un sistema di sospensione elastico a bassissima rigidezza. Il sistema di zavorra tale da consentire il movimento continuo del rotore è costituito da un dispositivo innovativo che contiene al suo interno le batterie di nuova concezione. L'energia prodotta verrà inviata ad un convertitore di energia ed inviata al sistema di storage che poi alimenterà, attraverso interfacce innovative le utenze di bordo.
Output del progetto
- Sistema di recupero energetico inerziale per alimentare senza l'utilizzo di fonti fossili i sottosistemi di bordo.
- Sistema di stabilizzazione del peschereccio utilizzabile sia in fase di navigazione che in fase di fermo in mare aperto
- Sistema di immagazzinamento e congelamento del pesce ad alta efficienza energetica.
Il progetto proposto prevede 8 fasi, a loro volta suddivisi nelle principali attività (Tasks), di cui il primo di gestione progetto e definizioni delle specifiche e l'ultimo dedicato alla divulgazione e disseminazione anche capillare sia tecnico scientifica verso il mondo accademico sia verso i principali stakeholders del territorio sia a livello locale, regionale e nazionale.
Tutte le fasi proposte gradualmente conducono dal laboratorio al sistema complessivo, per approssimazioni successive che implementano direttamente il metodo scientifico sul caso in studio, con una serie di ipotesi, verifiche e consolidamento della conoscenza nonché perfezionamento continuo delle tecniche disponibili.
Tutte le fasi coinvolgono tutti i partner anche se con intensità differente. Le fasi di ricerca industriale prevede il coinvolgimento delle imprese per formulare una ipotesi di lavoro condivisa e contestualmente validare il modello proposto, mentre nelle fasi di sviluppo sperimentale saranno presenti gli Organismi di ricerca per consolidare il modello ed accompagnare le imprese nel passaggio dalla ricerca industriale/applicata verso lo sviluppo sperimentale.
I risultati previsti del progetto sono:
- La costruzione e installazione in un peschereccio di un sistema di recupero energetico inerziale per alimentare senza l'utilizzo di fonti fossili i sottosistemi di bordo;
- La costruzione e installazione in un peschereccio di un sistema di stabilizzazione del peschereccio utilizzabile sia in fase di navigazione che in fase di fermo in mare aperto;
- La costruzione e installazione in un peschereccio di un sistema di immagazzinamento e congelamento del pesce ad alta efficienza energetica.