Energia da conversione inerziale di onde marine: ISWEC – Particolarità

Rubrica: Energia
Titolo o argomento: Sfruttare il moto ondoso in connubio con un giroscopio
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Sistemi WECs e sistemi ISWEC

All’inizio degli anni ’70, in Nord Europa (principalmente in Scozia) si sono avviati gli studi sull’estrazione di energia dal moto ondoso. Da tali studi hanno presto avuto origine i sistemi WECs (Wave Energy Converters) a cui hanno fatto seguito alcuni tentativi di commercializzazione. Il problema di questi dispositivi  risiede in alcune criticità non trascurabili tra cui:

Parti mobili esposte all’ambiente marino
Presenza di sostanze inquinanti a bordo
Necessità di manutenzione dei componenti immersi
Limitata adattabilità alle diverse condizioni di moto ondoso

Esempi di rilievo della tecnologia WECs sono rappresentati da “Duck”, ideato dal Prof. Stephen Salter all’Università di Edimburgo e presentato nel 1974 e, più recentemente, da: Pelamis, Wave Dragon,
AWS, Aquamarine Oyster.

La tecnologia italiana ISWEC rappresenta una soluzione di estrema ingegnosità che pone rimedio alle criticità poc’anzi esposte e dimostra capacità di rilievo e destrezza dei nostri ricercatori nell’utilizzo degli strumenti forniti dalla fisica. Di seguito curiosità, vantaggi e particolarità di ISWEC.

ISWEC

Sistema galleggiante con ormeggio lasco. Minimo impatto ambientale. Privo di struttura per il fissaggio sul fondale. Funziona sfruttando il principio fisico del giroscopio (trottola) presente al suo interno e quindi senza contatto con il mare, con tutti i vantaggi che ne derivano.

Sistema lavorante a beccheggio grazie alle onde incidenti ed alla composizione delle velocità angolari nel giroscopio (vedi gli articoli correlati, in basso, per conoscere il principio di funzionamento e le caratteristiche di ISWEC).

Il sistema si compone di: generatore di potenza solidale con l’asse longitudinale, motore di spin solidale con il volano, moltiplicatore di velocità interposto tra il giroscopio ed il generatore, cuscinetti assiali e radiali (di piccole dimensioni), sistema di controllo elettronico, inverter di potenza, supercondensatori.

Lo spin del volano è controllato in base a un algoritmo di previsione a lungo termine delle condizioni d’onda.

Il generatore è controllato con un algoritmo di previsione a breve termine della prossima onda incidente.

Vantaggi

Elevata fattibilità (la realizzazione non risulta onerosa né richiede l’impiego di tecnologie rare, complicate, costose).
Elevata scalabilità (semplicità di industrializzazione).
Disponibilità di varie taglie di potenza.
Economicità.
Semplicità di funzionamento e dell’impianto.
Ridotta manutenzione, il dispositivo è contenuto all’interno del galleggiante e non entra mai in contatto con il mare.
Assenza di parti mobili esposte.
Controllo dinamico (algoritmo di previsione dell’onda, adattabilità alle varie condizioni).
La quantità di sostanze a bordo potenzialmente inquinanti è trascurabile.
ISWEC funziona fluidamente, non produce né rumori né vibrazioni e non interferisce con la flora e la fauna marina.

Particolarità

Concepito per il Mediterraneo.
Necessita di opportuno sistema di regolazione per la gestione del volano, necessita di modelli matematici per conoscere le onde che incontrerà e necessita di previsioni meteo per ragioni di sicurezza.
Gli Ingegneri che hanno lavorato al progetto hanno formazione meccanica ed aeronautica e sono esperti in analisi e progetto di sistemi meccanici, meccatronica e meccanica delle vibrazioni.
Specifici sistemi di sicurezza permettono la gestione delle situazioni critiche per il sistema quali ad esempio il verificarsi di condizioni di moto ondoso particolarmente gravose per il sistema meccanico e/o per il generatore elettrico. In simili casi la regolazione viene effettuata modificando i parametri di controllo del generatore e, se necessario, attuando apposite procedure di messa in sicurezza del sistema.

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Link al video di presentazione ufficiale: https://www.youtube.com/watch?v=YXwuRp5-8Xw

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ISWEC - Generatore ISWEC - Moltiplicatore di velocità ISWEC - Cuscinetti ISWEC - Giroscopio ISWEC - Sim ISWEC - Sim ISWEC ISWEC

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Energia da conversione inerziale di onde marine: ISWEC – Caratteristiche

Rubrica: Energia
Titolo o argomento: Sfruttare il moto ondoso in connubio con un giroscopio
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Attualmente lo scafo del sistema ISWEC contiene due gruppi giroscopici da 130 kW ed ha dimensioni di superficie pari a 8 metri per 15 metri, un’altezza di 4,5 metri ed un pescaggio di 4 metri. La produzione di energia annua ammonta a 250 MWh e, sfruttando una fonte rinnovabile, permette un risparmio di ben 68 tonnellate di CO2 rispetto alla medesima produzione mediante fonti fossili.

Regolazione

Il Mediterraneo, rispetto all’oceano, presenta un’onda caratterizzata da una maggiore frequenza ed una minore ampiezza. Si tratta di una condizione fondamentale di cui tener conto per permettere il funzionamento ottimale del convertitore inerziale dell’energia del moto ondoso, ISWEC, in quanto la velocità di rotazione del rotore (o volano) del giroscopio deve essere adeguata al moto ondoso.

ISWEC è sintonizzabile rispetto alle variazioni di stato del mare, ovvero rispetto al periodo e l’altezza significativi delle onde. Questo è possibile attraverso la regolazione della velocità angolare di rotazione del volano che permette a sua volta la regolazione della frequenza propria del sistema. Per poter permettere questa regolazione il volano è dotato di un motore di spin con relativo controllo. La regolazione viene effettuata sulla base delle previsioni a breve termine del moto ondoso. Sintonizzando la frequenza di massima produttività con la frequenza dell’onda incidente è così possibile incrementare la produttività complessiva del sistema.

Il complesso hardware-software, per poter sviluppare opportuni algoritmi, è in grado di acquisire in tempo reale i dati forniti dai sensori di bordo, si interfaccia con le previsioni meteorologiche, esegue la previsione della caratteristica dell’onda incidente (sulla base di misure eseguite nel corso degli ultimi periodi d’onda) e genera i segnali di controllo (centro del sistema), nella fattispecie il segnale di controllo al generatore elettrico (regolazione a breve termine) ed il segnale di controllo della velocità del motore elettrico accoppiato al volano (regolazione a lungo termine). Fondamentale il contributo di ENEA che ha fornito il modello matematico delle onde nel Mediterraneo.

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Modello reale del sistema ISWEC

ISWEC – Modello reale
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Energia da conversione inerziale di onde marine: ISWEC – Il principio

Rubrica: Energia
Titolo o argomento: Sfruttare il moto ondoso in connubio con un giroscopio

Vi è più di un modo per ricavare energia dal mare, si possono ad esempio sfruttare le correnti marine attraverso un semplice concetto parallelo all’eolico, si può sfruttare il gradiente termico grazie agli impianti OTEC centrati sull’energia talassotermica (vedi i link correlati) e si può persino sfruttare il gradiente salino, ove i fiumi incontrano il mare, facendo uso dell’osmosi. Ma non è tutto. Anche le onde del mare contengono energia e, tramite un ingegnoso sistema giroscopico, è possibile prelevare parte di tale energia e trasformarla in elettricità.

Una trottola in mare

Si chiama ISWEC ovvero Inertial Sea Wave Energy Converter ed è un sistema innovativo (nato in Italia da uno Spin-Off universitario del Politecnico di Torino, “Wave for Energy”) utile a prelevare energia dal moto ondoso del Mediterraneo sfruttando le proprietà fisiche di una sorta di trottola posta all’interno di un contenitore galleggiante. Tale contenitore è caratterizzato da un posizionamento flottante privo di collegamenti rigidi o fondazioni sul fondale marino.

Principio di funzionamento

ISWEC è un’idea geniale proprio per la sua semplicità; si tratta di un galleggiante contenente al suo interno un giroscopio (ma possono essere anche due o quattro in base alle dimensioni dello scafo) collegato ad un generatore elettrico. Il telaio del giroscopio, che è opportunamente vincolato al generatore elettrico (1 grado di libertà), può ruotare (rollare) attorno all’asse longitudinale (ovvero l’asse di rollio, quello perpendicolare all’asse di beccheggio) mentre, ovviamente, il rotore (o volano) è lasciato libero di girare (anche se sotto il controllo di un apposito motore elettrico). Il galleggiante, come una barca, quando viene investito dall’onda è soggetto a beccheggio che genera quindi una prima velocità angolare detta, appunto, di beccheggio. Il rotore, o volano, ha a sua volta una propria velocità angolare di rotazione. La combinazione delle due velocità angolari genera una coppia, detta coppia giroscopica, in grado di mettere in oscillazione il giroscopio attorno all’asse di rollio fornendo energia meccanica al generatore che la trasformerà in energia elettrica. Il funzionamento è pertanto basato su un sistema inerziale risonante con il moto ondoso.

Continua…

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ISWEC - Principio di funzionamento

ISWEC – Principio di funzionamento
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Il giro del mondo su un aereo fotovoltaico

Rubrica: Simple news
Titolo o argomento: Alternative estreme ma possibili
Fonte: Solar Impulse RTW | Note a cura dell’autore

E’ in corso in questo momento un viaggio intorno al mondo unico nel suo genere. A compiere questo viaggio sono due uomini, due amanti dell’avventura senza compromessi, Bertrand Piccard e André Borschberg.

Il progetto si chiama Solar Impulse e la versione dell’aereo utilizzato è alla seconda edizione. Nella prima edizione Solar Impulse effettuò con successo viaggi in Europa, Africa e America.

Solar Impulse 2 ha un’apertura alare di ben 72 metri tecnicamente utili (e necessari) ad ospitare ben 17.000 celle solari sulle ali ed a contenere le batterie agli ioni di litio che alimentano poi i motori elettrici. Il sole infatti non alimenta direttamente le “utenze”, l’energia viene “trattata” ovvero gestita, accumulata, regolata e opportunamente trasformata per operare in modo continuo con i motori elettrici.

Il peso del velivolo si attesta attorno alle sole 2,3 tonnellate. Nulla se si pensa che l’apertura alare è superiore a quella di un Boeing 747 ma la massa ne risulta inferiore di oltre 65 volte (2,3 tonnellate contro 150).

Solar Impulse 2, nenache a dirlo, fa un largo utilizzo di materiali compositi e fibre polimeriche, materiali che offrono prestazioni considerevoli con un ottimo rapporto tra la leggerezza e la resistenza fornita.

Il viaggio, partito il 9 Marzo 2015  da Abu Dhabi alle 7.12 ora locale, coprirà un tragitto di circa 35.000 km passando sull’India, la Cina, l’Oceano Pacifico e l’Oceano Atlantico per poi raggiungere nuovamente Abu Dhabi verso Luglio 2015.

Le tappe del viaggio sono riportate sul sito ufficiale del progetto solarimpulse.com

Un simile progetto offre un’ampia dimostrazione di ciò che oggi è “possibile” fare scegliendo un’alternativa quali l’elettrico ed il fotovoltaico. Le problematiche alla fin fine sono ben altre quali ad esempio l’aver costruito un velivolo che può, con un’apertura alare superiore ad un Jumbo Jet portare solo due persone e che per trasportare passeggeri necessita di dimensioni bibliche.

Quindi il problema non è più “Si può fare?”, certo che si può fare e farlo aiuterà ad imparare cose nuove, effettuare ricerche utili e andare avanti (se stiamo fermi infatti non sviluppiamo nulla), il problema reale è “Ora che si può fare si può rendere fruibile?”. Su quest’ultimo punto c’è solo da lavorare a testa china senza lasciarsi impressionare dalle difficoltà iniziali.

Del resto i tempi per ottenere dei risultati interessanti in campo tecnico e tencologico si sono molto ridotti rispetto al passato, noi di Ralph DTE ad esempio abbiamo il record del mondo di autonomia di una bicicletta elettrica con il nostro prototipo che, a norma di legge, può coprire ben 580 km con una sola carica. Il tempo impiegato per arrivare a questo risultato è stato di 2 anni, un periodo per noi interminabile ma tutto sommato plausibile.

La vita breve delle Start-Up: Ragione di vita

Rubrica: Spunti

Titolo o argomento: Logiche alla radice della chiusura di numerose Start-Up

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Ragione di vita

Interessante potrà risultarvi anche il fatto che ho diversi amici, colleghi e conoscenti giovani imprenditori che aprono start-up. Anzi, per l’esattezza, aprono e chiudono start-up. La procedura solitamente segue questa linea: idea, start-up, richiesta finanziamenti, apertura, disillusione, perdita di interesse, chiusura. In moltissimi casi va così. Molti aprono una realtà, un qualcosa che non corrisponde alla loro ragione di vita, ai loro più sani interessi. Al primo riscontro numerico o procedurale negativo subentra l’abbandono dell’idea e si avvia il tentativo di reperire nuovi finanziamenti per architettare qualcos’altro. Questo evidenzia come, se non vi è alla base una smoderata passione, difficilmente ci si soffermerà su dettagli di primaria importanza per la sopravvivenza di un’idea e, cosa ancor più importante, per far sì che questa idea raggiunga altre persone di buona volontà.

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Dettaglio della “Creazione di Adamo” di Michelangelo Buonarroti.

La vita breve delle Start-Up: Fattore pregresso

Rubrica: Spunti

Titolo o argomento: Logiche alla radice della chiusura di numerose Start-Up

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Fattore pregresso

C’è poi da considerare il “fattore pregresso”, una sorta di fattore ereditario inerente la presenza, lo storico e gli esiti di esperienze imprenditoriali in famiglia. Nel severo mondo dell’imprenditoria ogni minimo dettaglio, ogni fattore di rischio, ogni chicca appresa in precedenza soprattutto da persone a noi molto vicine, come i familiari, è di fondamentale importanza. Conoscere in partenza i percorsi assolutamente da evitare o per i quali si sa in anticipo che comporteranno non trascurabili perdite di risorse (tempo, investimenti, opportunità, hardware), fa una differenza enorme tra il successo è il fallimento di un’idea. Conoscere il perchè delle cose, i percorsi ideali da seguire per portare a segno un buon colpo imprenditoriale, significa molto in un mondo che va sempre più di corsa e lascia pochissime occasioni di sbagliare e recuperare (perchè sbagliare è importante, fondamentale ma l’evoluzione che abbiamo scelto ce lo permette sempre meno). Solo con gli errori si forgerà una propria concreta esperienza sul campo e, credetemi, vi fiderete solo della vostra esperienza. Per questa ragione si pone sovente il problema per il quale, se non si ha esperienza, di chi ci si può fidare? Pertanto esperienze maturate dai vostri familiari, anche negative, saranno estremamente formative in particolar modo al fine di conoscere i punti deboli del vostro paese e generare idee che ne tengano conto e propongano, magari, reale innovazione.

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Per portare a segno un buon colpo imprenditoriale risulta fondamentale conoscere i
percorsi ideali da seguire nella loro interezza e complessità (mossa dopo mossa) e
non solo il punto d’arrivo desiderato. L’esperienza pregressa è semplicemente: vitale.
La mancanca di conoscenza del terreno di gioco e delle regole del gioco stesso rappresentano
il fattore principale alla base della chiusura della maggior parte delle Start-Up.
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La vita breve delle Start-Up: Punto di ambigua singolarità

Rubrica: Spunti

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Punto di ambigua singolarità

Perchè si verifica questa standardizzazione? Probabilmente perchè per avere successo oggi si tende a fare le cose come il pubblico le può capire. In questo modo, in effetti, il pubblico può fornire più facilmente il suo feedback e, quando qualcosa è facile, è altrettanto facile raggiungere un vasto numero di persone, utenti, clienti…
Non sono molti coloro i quali si affiderebbero ad un professionista atipico (anche se all’avanguardia) perchè… il pubblico è costituito da una massa non trascurabile di individui che potrebbe non essere in grado di comprendere, perlomeno non subito, particolari finezze e sfumature. Vi è una vasta fetta di pubblico che, chiamata a fare uno sforzo, il ragionamento, preferisce rinunciarvi e seguire la più intuitiva routine*. Talvolta apprende in un secondo momento, e tali altre volte non comprende affatto qualcosa di nuovo e di diverso concepito secondo schemi non classici.

Quindi per fare le cose come il pubblico le capisce, si fanno le cose come le fanno tutti e basta una leggera brezza per spostare i gusti e le opinioni del pubblico da un versante all’altro, da un prodotto all’altro, da una sfumatura all’altra. Fare qualcosa di totalmente innovativo significa che si potrebbe persino arrivare a non usufruire di alcun canone schematico ordinario attuale. Per questo non scriverò su un mio articolo (o su un mio libro) come, secondo il mio modesto parere, si fa. Del resto non solo sarebbe arrogante da parte mia, ma qualcuno a suo tempo mi insegnò che le cose non si dicono… si fanno. Anche l’innovazione segue questa logica, del resto anche l’innovatore è tale e non uno che dice di essere tale. L’innovazione quindi si fa, non si dice.

Pertanto se una start-up realmente innovativa corre il rischio di non essere compresa dalla massa, una start-up molto intuitiva rischia di essere carente di contenuti realmente innovativi (io definisco questa situazione: di ambigua singolarità). A questa contrapposizione non vi è una soluzione che, se seguita in maniera rigorosa e meccanica, porta un preciso risultato. Apprendo di continuo che molti vorrebbero poterlo credere e che molti altri (dall’altra parte) vorrebbero poter speculare su una simile prospettiva. La realtà è che la soluzione si trova nella mente di chi già ce l’ha, di chi ha avuto un’intuizione, di chi nel corso della vita ha attraversato numerose difficoltà e da esse ha tratto insegnamenti e soluzioni propositive. Paradossalmente (ma nemmeno tanto) chi ha affrontato momenti difficili, in particolar modo durante l’infanzia o l’adolescenza, uscendone sì con degli acciacchi ma tutto sommato con esito positivo, ha molte più probabilità di contenere già inglobate in sé logiche, funzioni, propositi positivi stimolati i quali, con i migliori studi ed esperienze sul campo, possono offrire quel tocco di gagliarda singolarità inimmaginabile per altri e, solo all’iniziale apparenza, di difficile comprensione. Il prodotto finito infatti avrà ottime chances di essere altrettanto gagliardo.

Continua…

*L’altra fetta importante, quella delle persone più sveglie, sovente non costituisce una fetta di mercato consistente utile a generare flussi di cassa adeguati per progetti di produzione estesa.

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La scienza ha dimostrato che due gemelli monozigoti, quindi identici, non sono in realtà
geneticamente identici. Per tale ragione, oltre a cause quali i fattori ambientali, si può
manifestare una determinata malattia di natura genetica solo in uno di essi. Due start-up
innovative all’apparenza identiche possono essere ambiguamente singolari, sembrare
identiche ma avere un corredo genetico differente che le porterà a vivere situazioni diverse.
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La vita breve delle Start-Up: Questione di serie e standard

Rubrica: Spunti

Titolo o argomento: Logiche alla radice della chiusura di numerose Start-Up
Questione di serie e standard

Ho letto curiosamente alcuni articoli scritti, nell’arco di un paio d’anni, da un gruppo di ragazzi in gamba che parlano di start-up. Inizialmente raccontavano e scrivevano con toni ottimistici dato che erano prossimi alla realizzazione della loro affascinante idea. Successivamente, in seguito all’affermarsi di una realtà diversa da quella prevista, o comunque ipotizzata inizialmente, hanno scritto circa l’importanza di imparare dal fallimento. Anche fin qui tutto bene, umano e di valore.
Il problema è che questi ragazzi usano termini, logiche, comportamenti, metodi, schemi, procedure, ecc. tutti standardizzati. In sostanza il percorso che usano tutti (ma se tutti scommettono sullo stesso risultato, e se questo viene convalidato, il premio diviso per per ogni partecipante potrebbe persino essere inferiore alla scommessa iniziale). E’ questo, a mio avviso, il problema che affligge la stragrande maggioranza delle start-up, sono fatte in serie, consigliate da gente che lavora in serie, formate su libri scritti in serie, con corsi concepiti in serie…
Inoltre siti web tutti uguali, parole, espressioni e comunicazione tutte uguali, procedure di impresa tutte uguali, lamentele sui soliti problemi sempre uguali, continua attesa che qualcosa là fuori cambi per mano e volontà di terzi* e così via. Risultato: zero innovazione. Insomma, se non si mette del proprio e non si corre il rischio di ricevere un rifiuto, una risposta negativa, non si saprà mai se il pubblico “prova qualcosa per voi”.

Continua…

*Campa cavallo… se resti in attesa di altri.

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