Generare elettricità dalle onde dei mari e degli oceani – che contengono un’enorme quantità di energia non sfruttata – presenta una serie di inconvenienti che, finora, l’hanno sempre resa economicamente non redditizia: le attuali costruzioni marine sono costose, ed è difficile costruire un dispositivo abbastanza robusto da sopravvivere all’ambiente oceanico.
Una nuova tecnologia energetica delle onde sviluppata con i finanziamenti dell’UE per i progetti POLYWEC e WETFEET (nell’ambito del programma Horizon 2020) promette di superare questi ostacoli. Un team europeo di ingegneri che lavora su questi progetti ha creato infatti un dispositivo resistente che potrebbe contribuire a generare elettricità a basso costo per migliaia di case nei prossimi anni. Alla ricerca hanno collaborato ingegneri delle università di Edimburgo, Trento, Bologna e della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa.
Nel loro studio, pubblicato sulla rivista Proceedings of the Royal Society A, gli ingegneri introducono un sistema di conversione dell’energia delle onde dotato di un dispositivo di presa di forza elettrostatica noto come generatore ad elastomero dielettrico (DEG, dielectric elastomer generator). Il DEG è meno costoso rispetto ai modelli convenzionali e non ha parti mobili scorrevoli o rotanti. Inoltre, è realizzato con materiali economici morbidi e resistenti che resistono al duro ambiente marino, a differenza dei moderni generatori elettromagnetici in acciaio.
COME FUNZIONA IL GENERATORE. Il DEG utilizza membrane flessibili in gomma e si adatta alla sommità del cilindro verticale, dove il livello dell’acqua sale e scende con il moto delle onde. L’acqua che entra nel cilindro spinge verso l’alto l’aria intrappolata, espandendo così la membrana. All’abbassamento dell’onda, il livello dell’acqua scende, provocando la compressione della membrana. Dato che nella membrana di gomma c’è materiale dielettrico, viene generata una tensione sia in fase di espansione che in fase di compressione, producendo elettricità. Ai fini dello sfruttamento commerciale, questa elettricità sarebbe portata a terra tramite cavi sottomarini.
Il DEG è progettato per essere incorporato nei sistemi energetici oceanici esistenti. Secondo il professor David Ingram dell’Università di Edimburgo le turbine ad aria e le colonne d’acqua oscillanti dei sistemi attuali potrebbero essere sostituite con la membrana dielettrica di gomma.
Stiamo eliminando un elemento piuttosto complesso di apparecchiature elettromeccaniche e lo stiamo sostituendo con un foglio di gomma e un set piuttosto sofisticato di elettronica di potenza per cui dovrebbe essere più facile da mantenere – ha dichiarato il professore in un articolo pubblicato sul sito web dell’Institution of Mechanical Engineers.
Una versione ridotta del sistema è stata testata presso il FloWave Ocean Energy Research Facility dell’Università di Edimburgo, che è partner in entrambi i progetti. Gli esperimenti hanno dimostrato che un dispositivo a grandezza naturale potrebbe generare l’equivalente di 500 kWh, energia sufficiente per alimentare circa 100 case. Secondo gli studiosi, flotte di dispositivi a basso costo e di facile manutenzione potranno essere installate nelle acque scozzesi entro alcuni decenni. “L’energia delle onde è una risorsa potenzialmente preziosa nelle coste della Scozia; sviluppare sistemi in grado di sfruttarla potrebbe svolgere un ruolo prezioso nella produzione di energia pulita per le generazioni future”, spiega il prof. Ingram.
Oggi i progetti POLYWEC (New mechanisms and concepts for exploiting electroactive Polymers for Wave Energy Conversion) e WETFEET (Wave Energy Transition to Future by Evolution of Engineering and Technology) si sono conclusi. L’obiettivo di POLYWEC era lo sviluppo di nuovi modelli e metodologie di energia delle onde. WETFEET ha cercato di identificare e sviluppare componenti, sistemi e processi per migliorare il settore dell’energia delle onde nel suo complesso.
