Progettazione della campagna sperimentale in onda estrema per il dispositivo PeWEC = Design of the experimental extreme wave campaign for the Pewec device

Il presente lavoro di tesi ha come obiettivo la pianificazione, gestione e progettazione di una campagna sperimentale in vasca navale, su un dispositivo per la conversione di energia dal moto ondoso; esso si inserisce all’interno di un progetto finalizzato a minimizzare l’LCOE (Levelized Cost Of Energy) del sistema Pendulum Wave Energy Converter (PeWEC), fino a raggiungere un valore di interesse e a validarne il funzionamento in condizioni estreme. L’idea progettuale nasce da un accordo tra il Politecnico di Torino e l’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile (ENEA). I WEC (Wave Energy Converter) sono dispositivi in grado di convertire l’energia marina in energia elettrica. In particolare, l’unità PeWEC è ottimizzata per sfruttare la risorsa ondosa del Mar Mediterraneo, a largo delle coste di Pantelleria. Questo dispositivo, di grande innovazione tecnologica, mira a rendere energeticamente autosufficienti ed ecocompatibili tutti quei siti italiani che attualmente non sono collegati alla rete elettrica nazionale e che, ad oggi, sopperiscono al fabbisogno energetico tramite l’impiego di centrali termoelettriche alimentate a gasolio. La validazione del dispositivo PeWEC, nelle normali condizioni operative di produzione dell’energia, è già stata eseguita negli anni precedenti. Il percorso sviluppato dal presente lavoro si prefigge di arricchire il progetto sopracitato con nuovi contributi, nonché di fare da trait d’union tra i vari reparti del gruppo di ricerca e di fornire in output un protocollo da seguire per l’effettuazione della campagna sperimentale in onda estrema. L’analisi della risposta del dispositivo in condizioni limite, come quelle di onda estrema, non ha come fine ultimo quello di indagare aspetti legati alla produttività ed efficienza del dispositivo stesso, bensì quello di verificarne la robustezza e la capacità di sopravvivenza rispetto alle avversità esterne. Tutto ciò si traduce nello studio di sopravvivenza degli elementi più sollecitati che, nel nostro caso-studio, coincidono con l’intero sistema di mooring: dall’ormeggio sullo scafo fino all’ancora. Ripercorrendo le varie fasi del lavoro svolto, emerge che: il primo periodo è stato dedicato alla ricerca normativa e agli approfondimenti relativi alla tecnologia e alla fisica dei WEC. Successivamente l’attenzione si è spostata sullo studio e sulla programmazione delle condizioni di onda estrema da replicare in vasca: questo ha portato anche all’identificazione del rapporto di scala, dei carichi estremi di ormeggio e delle pressione agenti sullo scafo. Con questi dati ottenuti, è stato possibile passare al disegno del CAD per il tuning dei parametri inerziali (ottenuti tramite scalatura del sistema al vero secondo la teoria di Froude), e alla definizione dell’architettura del sistema d’acquisizione; quest’ultimo prevede un sistema on-board composto da un controllore alimentato a batterie, un router wifi per la trasmissione dei dati, trasduttori per la misurazione delle pressioni idrodinamiche agenti sullo scafo e celle di carico per misurare le forze agenti sugli ormeggi. L’ultimo periodo è stato utilizzato innanzitutto per la progettazione finale del prototipo; in un secondo momento si è curata la gestione della sua realizzazione in un’officina specializzata. In parallelo è stato sviluppato un sistema in ambiente Labview per l’acquisizione dei sensori ed effettuata la caratterizzazione e taratura di questi ultimi.