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Apro questo thread per approfondire lo stato dell'arte dei sistemi che sfruttano la forza delle onde e delle maree.
Cominciamo, magari, da questo documento:
http://www.bwea.com/marine/devices.html
http://www.bwea.com/marine/atlas.html. -
pancia 37.
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bello , molto interessante ,ho pensato che si potrebbero mettere insieme il moto ondoso e una diga vicino alla riva dell mare , per pompare acqua nella diga e creare un ciclo continuo a emissioni zero . . -
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Beh, per sapere se funziona bisogna fare un calcolo di massima, anzi... a spanne... e vedere cosa ne viene fuori.
Il percorso da seguire è abbastanza schematico:
1- Scoprire quanta energia è disponibile dal mare in una data località. Quento implica il reperimento di una serie di informazioni, e la necessità di fare qualche calcoletto;
2- Vedere quale tecnologia applicare, e quale può essere la resa energetica in confronto a quella disponibile;
3- Dimensionare anche a spanne l'installazione... pur non essendo strettamente necessario per capire se il sistema funziona, rende almeno l'idea delle dimensioni che deve avere, e di conseguenza si capisce se può essere proponibile. Per esempio, se un sistema marino prevede la cementificazione di 200 km della riviera ligure, o prevede un bacino di tre km cubici sospeso a 300 metri sopra la pianura padana.... è difficile che la soluzione sia praticabile.
4- Dimensionare, anche a spanne, i costi: se un sistema marino, per qualunque motivo, venisse a costare come cento centrali della stessa potenza, sarebbe improponibile. Nessuno comprerebbe l'energia a cento volte il prezzo corrente, o farebbe una centrale da 10 MW con gli steesi soldi che userebbe per 100 centrali tradizionali (e quindi, per 1000 MW)
5- Vedere se i vantaggi dell'accumulo (hai proposto una diga) valgono il costo per l'installazione: è vero che si può accumulare energia per utilizzarla durante i picchi di richiesta, ma potrebbe essere (a seconda delle dimensioni del bacino) troppo poca per avere degli effettivi vantaggi (per esempio, se l'accumulo è piccolo), oppure troppo costosa (se invece serve un bacino grande e costoso).
In alcuni casi, potrebbe bastare la produzione di energia e la sua introduzione in rete, senza accumulo. L'accumulo potrebbe essere fatto, usando quella stessa energia, anche a centinaia di chilometri di distanza, per esempio ripompando acqua nelle dighe di montagna.
A seconda del tipo di impianto potrebbe essere quindi utile avere un sistema di produzione+accumulo (per esempio se si tratta di un impianto autonomo, o di un'isola), oppure potrebbe essere necessario che esista un bacino perchè il sistema usato produce energia solo se c'è un bacino (per esempio, per sfruttare un salto d'acqua)
Se sei d'accordo, potremmo cominciare dal punto 1, e seguire con gli altri man mano che svisceriamo l'argomento.... -
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Comincerò con due documenti, che introducono abbastanza bene l'argomento "moto ondoso":
http://www.treccani.it/export/sites/defaul...575-594_ita.pdf
http://www.dic.unina2.it/download.php?id=413
Se leggi questi documenti, cominci a farti un'idea delle disponibilità di energia, delle opere e di come vengono realizzate, e dei calcoli che bisogna fare...
Volendo annotare una cosa interessante, si vede subito come si calcola l'energia di un onda e come si calcola quella annuale: se dovessi fare un confronto con una recente discussione avuta in un altro forum, direi che il tizio che calcolava l'energia di un'onda con questa formula.....
"10000 litri di aria compressa a 200bar (in un serbatoio galleggiante, a sua volta dentro uno scafo, Ndr), sono una spinta di 10 000 kg ogni onda =40 onde di un metro tra cresta e valle ... = 570 kWh"
...aveva decisamente le idee poco chiare, sia su come funziona che sul come si fanno i calcoli... (non so che preparazione hai, pancia... ma mancano parecchi dati... e di conseguenza è impossibile fare un operazione del genere
La forza di un'onda deriva dalla massa di acqua in movimento, e non da quel che ci galleggia sopra...
Dalla lettura dei documenti si evince non solo come si calcola la forza di un'onda, ma anche che il problema è più complesso.
Le onde, infatti, sono generate dalla forza del vento... che però varia in continuazione come forza ed intensità, e direzione... e di conseguenza l'altezza e la direzione delle onde varia in continuazione. E' solo in prossimità della battigia, che l'attrito col fondo tende a raddrizzarle ed a disporle più o meno parallele alla costa. Peccato che questo attrito dissipi anche parecchai della potenza che l'onda aveva al largo della costa.
Inoltre, le onde soffrono degli stessi problemi delle... onde acustiche, o di quelle elettromagnetiche: rifrazione su ostacoli, e conseguente interferenza: niente di nuovo, basta andare al amre per vedere che ci sono onde che si intersecano, oppure per vedere serie di onde che sono più alte o più basse a causa dell'interferenza....a volte si vedono tre onde basse ed una più alta, onde anomale etc...
Per sapere quanta energia arriva su di una costa in un certo tempo, non rimane altra scelta che quella di misurare tuttele onde, e poi fare la media: può sembrare un sistema stupido, ma invece è proprio quello che si fa normalmente... in questo modo, è poi anche abbastanza inutile mettersi a fare tutti calcoli (che invece andranno fatti per dimensionare l'apparecchiatura generatrice e la spinta che si può ottenere), e sai perchè?
...perchè sono già fatti! Visto che il traffico mercantile e le opere costiere sono importantisime dal punto di vista commerciale, questi dati sono monitorati da tempo da svariati organismi nazionali ed internazionali, che sono in grado di fornire tabelle completissime per ogni località costiera degna di nota (senza contare dati sul mare aperto, indispensabili per la navigazione).
In Italia abbiamo la Rete Ondametrica Nazionale (R.O.N.) e la Rete Mareografica Nazionale (R.M.N.), con i dati particolareggiati e quelli storici per ogni località portuale. Se ci pensi, è abbastanza ovvio che esistano organismi del genere... e li senti nominare anche spesso, per esempio per le previsioni dell'acqua alta a Venezia.
I dati mareografici, e cioè l'altezza delle maree, evidenziano anche un curioso fenomeno di cui non molti sono al corrente: anche le maree NON sono tutte uguali... dipendono da molti fattori, dall'allineamento dei pianeti, dai venti a favore o contrari etc
Ci sono persino casi di maree negative, e cioè momenti in cui la fase di alta marea ha in realtà un livello del mare PIU' BASSO della bassa marea.
Ovviamente, anche le maree possono essere sfruttate per generare energia.
Insomma, si evidenzia la grande variabiltà dell'energia ricavabile dal mare (cosa che farebbe propendere, appunto, per un accumulo che stabilizzi l'energia che sistemi marini potrebbero immettere in rete)... ed è logico, in quanto tutto deriva dall'energia del vento e come sappiamo l'energia eolica è piuttosto intermittente.... pensa se trovi un periodo di bonaccia, ad esempio.... seguito da un tornado. Una media energetica bassa, e nessun impianto che riesca a star dietro a variazioni così grandi.... -
pancia 37.
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Ciao livingren , io sono una persona semplice e pochi studi , però sono un grande esperimentatore , per cui per quanto riguarda i calcoli mi faccio aiutare da un amico laureato in fisica .
penso che tua sia piu indicato per fare i calcoli , l'idea dell accumulo vicino al mare nasce , perchè non arrivo a capire perchè alla fine della fiera , dobbiamo sempre accendere una turbina a gas o pure dei grandi motori diesel per produrre energia ,come succede a ponza e ventotene ( esempio ), e dico questo perchè le singole idee di FER da sole arrivano a un punto di stallo , o smette di tirare il vento o pure non piove , o arriva la notte per quanto riguarda il FV.
Se vuoi partiamo proprio da ponza che le forze sono buone dalle mappe che ho visto ,e poi facciamo la stessa cosa con cervia dove le forze sono decisamente inferiori , possiamo parlare prima di pompaggio in una diga vicino al mare , e poi in un secondo momento parliamo di come accumulare maree , in modo di riempirle al punto che questa produca energia sufficente , fino alla marea successiva .
ps : i dati sono tutti già fatti da questi enti , il che semplifica il lavoro che dobbiamo fare per mandare avanti questo bellissimo argomento .. -
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Comunque, comincerò con le maree...
Ecco un documento di base:
http://www.meteomin.it/Maree/Desc_Maree.asp
ed ecco una foto che riporta una interessante anomalia, e cioè per due cicli di marea è previsto che il livello NON si alzi rispetto a quello medio:CITAZIONESe vuoi partiamo proprio da ponza che le forze sono buone dalle mappe che ho visto
Beh quello è ovvio...
-Se vogliamo sfruttare appieno le maree, la centrale di produzione va fatta dova le maree sono più alte;
-Se vogliamo un impianto idroeolico che sfrutta le correnti sottomarine, bisogna farlo dove le correnti sono forti;
-E se vogliamo usare le onde, bisogna per forza che sia fuori da un porto (che è realizzato APPOSTA per proteggere dalle onde), e possibilmente dove le onde sono alte
...però, c'è da tenere presente anche il costo: se il sistema fosse poco costoso, potrebbe essere proposto anche dove le energie in gioco sono minori...
Bisogna comunque sempre tener presente una cosa, e cioè che anche le forze del mare NON sono costanti, ma variano spesso di intensità passando dalla furia delle mareggiate alla bonaccia completa, dalle maree alte a quelle "inverse" come da post qui sopra... e di conseguenza, anche l'energi generata non è costante.
Non bisogna farci troppo conto, insomma... oppure sovradimensionare gli impianti.Attached Image
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pancia 37.
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Per quanto riguarda le pompe meccaniche da riempire la diga , bisogna tenere conto che se ne possono mettere quante vogliamo , perchè funzionano appunto a energia gratuita ,ed emissioni zero , per cui piu richiesta di energia ho e piu pompe entrano in funzione .
per quanto riguarda le maree anche 50 cm sembrano uifficenti per creare un ciclo continuo o sbaglio ?
andrebbe bene anche a cervia per fare un esempio !!!!!. -
.CITAZIONEPer quanto riguarda le pompe meccaniche... bisogna tenere conto che se ne possono mettere quante vogliamo , perchè funzionano appunto a energia gratuita ,ed emissioni zero , per cui piu richiesta di energia ho e piu pompe entrano in funzione .
Beh, in teoria si... ma forse ti sei espresso male.
Noi installiamo un certo numero di generatori, che devono essere sufficienti ad azionare eventuali pompe (se l'accumulo è locale). Se la richiesta di energia è superiore a quanto fornisce l'impianto, bisogna maggiorare l'impianto (non solo le pompe, ma anche generatori, capacità del bacino etc)CITAZIONEper quanto riguarda le maree anche 50 cm sembrano uifficenti per creare un ciclo continuo o sbaglio ?
Bisogna vedere quanta energia serve... un'altezza di 50 cm è veramente scarsa, e si rischia di far un impianto enorme, centinaia di km quadrati di bacino.
Il quale, oltretutto, con un altezza di soli 50 cm, è una specie di risaia.
Difficile fare in modo che abbia il fondo in piano, con quell'estensione.
Man mano che andiamo avanti, te lo spiego.. -
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Scusami, Pancia.... ma dovrò sospendere la frequentazione del forum per un paio di giorni, per un problema di salute. A presto. . -
pancia 37.
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Ciao , io invece intendo , fare una diga al massimo delle possibbilita dell luogo dove si trova .
quello che intendo sono pompe di acqua meccaniche , che con un buon tornio professionale , sono in grado di farle pure io a costi molto bassi , poi ne piazzo anche oltre il fabbisogno della diga , cosi in caso di rotura ho sempre il 100 % di acqua , poi lavoro solo sull'uscita dell'acqua , se ne ho troppa , semplicemente la ributto in mare .
In questo modo devo solo lavorare con l'acqua e non piu con l'energia , perchè l'energia sarà sempre al massimo della resa , se ce ne troppa di energia , la si vende ad 'altri comuni , che io sappia il problema è che cè ne poca di energia .
ps : spero non sia niente di grave , non ti preocupare , rimettiti e in boca al lupo .. -
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L'alternarsi delle maree è provocato dall'attrazione di sola e luna sulla massa liquida della sfera terrestre. Normalmente si hannno 2 alte e due basse maree nell'arco di una giornata. Si ha il massimo dislivello di marea in prossimità delle "sizigie" ovvero Sole, Terra e Luna in congiunzione (Luna nuova) o in opposizione (Luna piena)
L'innalzamento (durante una marea montante) e l'abbassamento (durante una marea discendente o calante) del livello del mare, può essere, in prima approssimazione, descritto con curva sinusoidale. La descrizione esatta dell'andamento del livello del mare e delle correnti di marea risulta un compito complesso in quanto il fenomeno non dipende soltanto dalle condizioni astronomiche, ma anche da fenomeni locali, quali la disposizione del fondale e di ostacoli, che alterano il flusso dell'acqua e quindi le correnti di marea e l'innalzamento o l'abbassamento del livello del mare. Tuttavia spesso per le applicazioni pratiche, come ad esempio nella maggior parti dei casi in cui è necessario conoscere il livello dell'acqua ai fini della navigazione, non è necessaria una conoscenza esatta dello stato della marea ed è sufficiente avere una stima del livello dell'acqua. Per far ciò, bisogna innanzitutto conoscere, nel luogo di interesse, gli orari della bassa marea e dell'alta marea e i loro rispettivi livelli, e si ricorre a delle apposite tabelle, dette tabelle o tavole di marea, che per i porti principali (oppure, si può fare riferimento al porto secondario più vicino), riportano giorno per giorno questi dati, calcolati in base a dati astronomici e ai dati storici delle maree precedenti. I livelli sono misurati a partire da un livello di riferimento, che è lo stesso usato nelle carte nautiche per indicare le profondità.
Riferimento per il Livello dei Fondali ( L.R.S.) nelle carte nautiche è la media delle basse maree sizigiali (per avere la certezza di non avere mai meno acqua di quella indicata).
Le altezze a terra sono invece riferite al Medio mare ( LMM = Livello medio dei mari, che è anche il livello ZERO della cartografia terrestre ). Le carte nautiche riportano anche sul titolo il valore "Zo", che n mancanza delle tavole di marea dà una indicazione approssimata dell'innalzamento del livello del mare sopra il L.R.S. ( Zo= LMM-LRS , se moltiplicato per 2 approssima anche il livello dell'alta marea)
La regola dei dodicesimi
Abbiamo detto che il corso della marea segue un andamento descritto con una curva sinusoidale, ma questa può essere calcolata in modo più pratico (anche se impreciso) applicando la regola approssimativa detta dei dodicesimi, la quale dice (partendo da una bassa marea):
nel primo sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di un dodicesimo
nel secondo sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di due dodicesimi
nel terzo sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di tre dodicesimi
nel quarto sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di tre dodicesimi
nel quinto sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di due dodicesimi
nel sesto sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di un dodicesimo
I dodicesimi fanno riferimento alla differenza (in metri) tra i due estremi di marea.
Ovviamente, se si prosegue la serie, il flusso si inverte... e passando dalla alta marea (AM) alla bassa marea (BM), i dodicesimi vanno tolti invece che aggiunti, seguendo la stessa regola.
Come esempio si può portare un'ipotetica marea (simile a quelle riscontrate in alcune località del Canale della Manica bretone) dove tra la bassa e l'alta marea il livello del mare monta di 12 metri nel giro di circa 6 ore:
nella prima ora il mare sale di 1 metro
nella seconda ora il mare sale di 2 metri
nella terza ora il mare sale di 3 metri (5 cm al minuto, ovvero 1 centrimetro ogni 12 secondi)
anche nella quarta ora il mare sale di 3 metri
poi attenua la velocità, salendo nella quinta ora di "soli" 2 metri
e nella sesta ora di un solo metro.
http://www.blugate.it/tavole_nautiche/maree.pdf
http://www.saturatore.it/Maree/Maree.pps
I principali sistemi per utilizzare la forza delle maree prevedono:
-sollevamento di un peso in contrapposizione alla forza di gravità;
-compressione dell’aria in opportuni cassoni e movimentazione di turbine in seguito alla sua espansione;
-movimento di ruote a pale;
-riempimento di bacini e successivo svuotamento con passaggio in turbine.
Dal punto di vista della generazione elettrica, invece, abbiamo la seguente suddivisione:
-Centrali ad acqua fluente o a flusso:
Tali centrali sfruttano l'energia cinetica delle acque, convogliate in particolari turbine idrauliche messe in rotazione dal flusso dell'acqua. Collegate all'albero rotante delle turbine vi sono gli alternatori che trasformano l'energia meccanica di rotazione in energia elettrica.
Di questo tipo sono i prototipi che ricalcano le pale eoliche ad asse orizzontale e verticale. Le turbine mareomotrici ad asse orizzontale sono quelle più presenti nei prototipi e sono poste sul fondo degli oceani per sfruttare le periodiche correnti di marea, mentre quelle ad asse verticale sono per lo più utilizzate in prossimità di estuari sbarrati: quest’ultima tecnologia è quella da cui si attendono i miglioramenti più importanti in futuro.
Centrali a caduta
Tali centrali sfruttano l'energia potenziale di notevoli masse d'acque poste ad altezza maggiore rispetto a quella di presa (si parla in tal caso di 'invaso', o naturale o artificiale creato tramite dighe). L'energia potenziale dell'acqua viene trasformata in energia cinetica facendo confluire l'acqua in condotte forzate nelle quali l'acqua raggiunge notevoli velocità. L'acqua viene poi fatta confluire come nel caso precedente in turbine collegate ad alternatori producendo così energia. Queste centrali accumulano l'acqua in un bacino durante l'alta marea e poi la rilasciano durante la bassa marea.
Una delle tecniche più efficaci per sfruttare al meglio il moto delle maree è quella di erigere delle dighe presso gli estuari di importanti corsi d’acqua: queste dighe bloccano il passaggio dell’acqua inducendo un naturale innalzamento dei livelli idrici. In condizioni di alta marea si ha un ulteriore aumento di tali livelli e della pressione, che rappresentano entrambi indicatori importanti della quantità di energia potenziale che il bacino ha acquisito: a quel punto si aprono dei canali nella parte bassa della diga e l’acqua inizia gradualmente a fluire azionando delle turbine idroelettriche opportunamente predisposte all’interno di tali strutture. Un altro interessante sistema prevede di costruire due bacini idrici comunicanti così da sfruttare alternativamente l’uno e l’altro, con turbine particolari, nelle fasi di alta e bassa marea.Attached Image
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Ora, questo lungo discorso introduttivo serve per arrivare a descrivere un fenomeno, che risulta evidente se facciamo un disegno più dettagliato della regola dei dodicesimi... che comprenda uno o due cicli di marea completi.
Per esempio, se guardiamo questa immagine...Attached Image
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... scopriamo che dobbiamo usare tutto il periodo di salita della marea per riempire il bacino, e poi dobbiamo chiuderlo quando il livello è al massimo.
Poi, in teoria, dovremmo aspettare che la marea ridiscenda al livello minimo per scaricare il bacino attraverso le turbine, in modo che il salto d'acqua sia il più grande possibile.
Questo vuol dire che ci sono dei periodi di attesa, durante i quali non si produce energia... inoltre, visto che le turbine non possono scaricare in un solo istante l'acqua del bacino, dovremo cominciare a scaricare un po' prima... per arrivare a vuotare il bacino in corrispondenza del livello minimo di marea (poi il livello della marea ricomincia a salire, e supera quello dell'acqua rimasta nel bacino... e non posso più scaricare niente).
Fra l'altro, questo vuol dire avere una portata considerevole delle turbine, che hanno solo un paio d'ore per scaricare dell'acqua che invece ci ha messo quattro ore per riempire il bacino... (ci vogliono sei ore per passare dal minimo al massimo e viceversa)
Quindi, come prima considerazione, abbiamo che la centrale mareomotrice di questo tipo può lavorare solo due ore ogni ciclo di marea, e visto che abbiamo due maree al giorno... sono quattro ore al giorno in cui genera energia, le altre venti sono di riempimento e di attesa.
Dimenticavo.... la fase di riempimento è la curva rossa in salita , la fase di attesa è la curva verde in discesa , e la fase di generazione è il piccolo tratto rosso in basso.
E purtroppo, non è finita qui....
La potenza generata è massima quando il bacino è pieno al 100%, perchè abbiamo il massimo salto d'acqua: ma gradualmente, il bacino si svuota ed il salto d'acqua diminuisce.
Di conseguenza, la potenza generata da una turbina diminuisce fino ad arrivare a zero quando il bacino è vuoto.Attached Image
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pancia 37.
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Da questo , si deduce che non ha una grande convenienza lavorare sulle maree , perchè ci vogliono aree enormi per poterle sfruttare , però rimane una fonte energetica pulita a emissioni zero , è se si faccessero andrebbero cmq a contribuire a inquinare di meno .
Conviene di piu lavorare sull moto ondoso .. -
pancia 37.
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A proposito di pompe d'acqua meccaniche a motoondoso ,per riempire le dighe , non mi è chiara l'energia erogata , guarda questo link che mi avevi dato :
http://www.enerzine.com/603/6365+searaser-...ouvelable+.html.
Sistemi mareomotori ed ondomotoriVogliamo parlarne? |
