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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10761/3976

Issue Date: 16-Feb-2018
Authors: Naty, Stefania
Title: Sistemi per la produzione di energia nell'ambito di infrastrutture portuali
Abstract: Il mare rappresenta una inesauribile fonte di energia rinnovabile, di particolare interesse economico per i territori che si affacciano lungo le coste, grazie ad una tariffa particolarmente incentivante proposta da alcuni Paesi. Lo sfruttamento di questa fonte di energia richiede lo sviluppo di tecnologie adatte alla fonte di energia e al sito di interesse. Tra le varie forme di energia, quella relativa al moto ondoso viene convertita in energia elettrica attraverso l impiego dei diversi sistemi di produzione noti come Wave Energy Converter WEC. Le tipologie di WEC brevettate sono molteplici, ognuna con il proprio principio di funzionamento ed ognuna adatta ad una specifica installazione. Una delle applicazioni prevede l istallazione dei sistemi WEC onshore, nei porti. Ipotizzare l istallazione di un sistema WEC nei porti modifica l ottica di inquadramento degli stessi da infrastruttura intermodale di trasporto a infrastruttura verde. Finora, i porti sono stati considerati infrastrutture in cui confluiscono e hanno continuità varie vie di comunicazione fluvio-marittime, terresti e aeree. Oggi, i porti verdi e le infrastrutture cosiddette smart assumono un interesse sempre più rilevante ai fini di una green-strategy. Essi rappresentano una rinnovata sostenibilità ambientale delle mobilità e delle attività interportuali. L attività svolta favorisce lo sviluppo dei sistemi WEC, contribuendo alle valutazioni sull efficienza in condizioni reali. Particolare attenzione è rivolta ai dispositivi Oscillating Water Column OWC che hanno il vantaggio di essere integrabili nelle dighe portuali a parete verticale. Gli OWC sfruttano le oscillazioni del pelo libero del moto ondoso mediante la compressione e decompressione dell aria in una camera stagna che viene veicolata verso una turbina in grado di funzionare in entrambe le direzioni del moto. La presente ricerca è stata condotta mediante modellazione fisica, con l obiettivo di migliorare l efficienza del sistema valutando vantaggi e criticità del dispositivo. Nel dettaglio, è stato analizzato il funzionamento dei sistemi OWC simulando, per semplicità, la perdita di carico dovuta alla turbina mediante un orifizio, un restringimento inserito in un condotto verticale sopra la camera d aria. Il funzionamento del sistema è stato esaminato dal punto di vista strutturale e idrodinamico attraverso le valutazioni sul periodo proprio di oscillazione del sistema, sulla riflessione del sistema, sulle pressioni e sulle forze agenti sulla struttura. In dettaglio, dalla modellazione a grande scala è stato possibile valutare il diametro dell orifizio ottimale, che provoca la minor riflessione possibile. Note le difficoltà di riprodurre i modelli a grande scala, sono stati valutati gli effetti di scala su un OWC a piccola scala, progettato a partire dalla modellazione a grande scala. I parametri geometrici sono stati indagati nella modellazione a piccola scala valutando la loro influenza sulla riflessione. È stato dunque possibile definire una configurazione ottimale del sistema. Il lavoro svolto ha come fine ultimo quello di favorire la progettazione di un sistema OWC da inserire presso un sito campione, scelto lungo le coste della Sicilia. L OWC è stato modellato a piccola scala sulla base delle condizioni d onda e morfologiche del sito. Il dimensionamento del caso studio è stato eseguito sulla base delle valutazioni del periodo proprio del sistema, della riflessione, delle pressioni e dei carichi. Da tale applicazione è stato altresì possibile valutare il problema del rumore provocato dall attivazione della turbina in fase di esercizio, proponendo una soluzione che riduce il livello sonoro a valori compatibili con le attività previste nel porto. Inoltre, è stato possibile massimizzare il rendimento del dispositivo OWC al caso studio. Infine è stata verificata la stabilità strutturale ed è stata eseguita un analisi economica sull istallazione di un OWC in un porto.
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