ISWEC, l’energia dal mare secondo ENI e Politecnico di Torino

Eolico, solare, geotermico, idroelettrico, nucleare, sono le cosiddette “energie alternative”, quelle più conosciute e spesso le più citate quando si parla di fonti rinnovabili e di sostenibilità ambientale. Ma è al mare che guarda ISWEC,  il primo impianto ibrido al mondo capace di trasformare l’energia prodotta dalle onde del mare in energia elettrica. La realizzazione di Inertial Sea Wave Energy Converter (ISWEC) porta la firma del Politecnico di Torino in collaborazione con Eni e lo spin off dell’Ateneo Wave for Energy S.r.l.

Il valore del moto ondoso

Tra le fonti rinnovabili c’è n’è una che stranamente non viene considerata o inavvertitamente viene dimenticata: parliamo del mare, una fonte di energia inutilizzata ma dalla potenzialità gigantesche. Il mare ricopre il 70% della superficie terreste e il suo moto ondoso, generato dai venti che soffiano sulla sua superficie, è una fonte di energia che gratuitamente ci viene resa disponibile, 24 ore su 24, giorno e notte. Le onde del mare hanno una densità estremamente elevata, alta prevedibilità e bassa variabilità, e queste caratteristiche la rendono una fonte rinnovabile utile per realizzare un sistema energetico resiliente a zero emissioni. Come non sfruttare allora questo moto che, secondo le stime dell’Agenzia Internazionale per l’Energia, potrebbe essere impiegato per generare tra i 20.000 e i 90.000 TWh di elettricità all’anno?

L’idea del Politecnico di Torino

Il sistema ISWEC non presenta parti mobili in acqua, è di facile manutenzione, ha un ridotto impatto ambientale ed è in grado di adattarsi alle diverse condizioni del mare garantendo un’elevata continuità nella produzione di energia elettrica. L’unità di produzione è nata nel 2012 come lavoro di un team di ricerca dei dipartimenti di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale, Ambiente Territorio e Infrastrutture ed Energia del Politecnico di Torino. Nei mesi precedenti è stato installato un impianto pilota nell’offshore di Ravenna a cura del Distretto Centro Settentrionale Eni; questo impianto, unico al mondo, è integrato in un sistema ibrido smart grid composto da fotovoltaico e sistema di stoccaggio energetico e ha raggiunto un picco di potenza superiore a 51 KW, ovvero il 103% della sua capacità nominale.

Come funziona il sistema ISWEC

L’ISWEC è formato da una struttura galleggiante al cui interno sono presenti due gruppi giroscopici, entrambi dotati di un singolo grado di libertà, che sono in grado di convertire il moto ondoso in energia elettrica. Il galleggiante non prevede sistemi rigidi di collegamento o fondazioni sul fondale marino e sfrutta le onde che lo incidono per mettere in movimento il suo apparecchio interno. Il moto di beccheggio dello scafo infatti, combinandosi alla velocità di rotazione del volano, produce un moto di rotazione del giroscopio attorno al suo singolo grado di libertà. Un albero, collegato rigidamente al giroscopio, trasferisce la potenza meccanica del moto ondoso al generatore elettrico, che la trasforma poi in potenza elettrica; nessuno di questi componenti meccanici mobili è immerso in acqua, il che semplifica quindi la manutenzione migliorandone l’efficienza.

Il dispositivo al lavoro

Lo scafo galleggiante ha dimensioni di 8x15m, con un’altezza di 4,5m e un pescaggio di 4m, e ha una potenza installata di 130 kW. Il punto di forza del sistema ISWEC, che lo rende unico rispetto alla concorrenza, è l’adattabilità rispetto alla variazione dello stato del mare, ovvero al periodo e all’altezza delle onde, tramite la regolazione della velocità di rotazione del volano giroscopico. Questa regolazione è ottenuta tramite il controllo del motore spin del volano e viene eseguita automaticamente in base alle previsioni a breve termine del moto ondoso; così facendo si regola la frequenza propria del sistema adattandola a quella dell’onda incidente, incrementando così la produttività. ISWEC presenta anche una serie di sistemi di sicurezza per la gestione delle situazioni critiche, come il verificarsi di moto ondoso particolarmente gravoso; in questi casi si modificano i parametri di controllo del generatore elettrico per mettere in totale sicurezza il sistema. La piattaforma hardware e software del sistema è in grado di interfacciarsi con le previsioni meteorologiche, di prevedere le caratteristiche dell’onda incidente e di generare un segnale di controllo a breve termine al generatore elettrico e al motore spin per una regolazione a lungo termine.

L’obiettivo del progetto ISWEC

Le caratteristiche innovative di ISWEC permetteranno di superare i vincoli che hanno limitato fino ad ora lo sviluppo di tecnologie che sfruttano il moto ondoso in condizioni estreme. Il sistema ISWEC punta non solo a contribuire a ridurre la dipendenza dal petrolio e dalle fonti fossi non rinnovabili, ma anche alla decarbonizzazione dei processi off-shore e alla riduzione dell’emissione dei gas serra; si stima infatti che un sistema in scala reale dalla produttività annua di 250 MWh permetterebbe di risparmiare 68 tonnellate di CO2 l’anno. ISWEC è un sistema eco friendly anche dal punto di vista della flora e della fauna marina: esso sarà installato in zone di mare in cui sarà vietato l’accesso e la pesca, proteggendo i fondali marini e favorendo la biodiversità.

I partner del progetto

Per questo progetto il Politecnico di Torino ed Eni collaboreranno con tre eccellenze italiane come Cassa Depositi e Prestiti, Terna e Fincantieri, le quali metteranno a disposizione le loro grandi competenze per accelerare il processo di sviluppo di questa tecnologia. CDP scenderà in campo con le proprie competenze economico-finanziare per promuovere il progetto con le pubbliche amministrazioni e valutare le forme di supporto finanziare più adeguate, il tutto orientato a seguire gli Obiettivi di Sviluppo sostenibile definiti dall’Agenzia 2030 dell’ONU. Fincantieri offrirà le proprie competenze industriali nel campo delle realizzazioni navali per l’ottimizzazione delle fasi di esecuzione, costruzione e installazione del sistema, mentre Terna contribuirà a sviluppare studi volti al miglioramento delle modalità di connessione del sistema di produzione di energia con la rete elettrica, inclusa anche l’integrazione con impianti di produzione fotovoltaici. In una prima fase l’accordo tra le varie parti prevede l’installazione e la manutenzione di ISWEC, per poi arrivare in un secondo momento, presumibilmente entro il 2020, ad una prima installazione industriale collegata a un sito offshore Eni. Contemporaneamente a questa fase si valuterà l’estensione di questa tecnologia ad altri siti in Italia, principalmente in prossimità delle isole minori.