Gruppo di lavoro
“Technology Assessment”
Un’applicazione della LCA ad una turbina impiegata
per la produzione di energia dalle correnti marine
Fausto Cavallaro* Domenico Coiro**
Caratteristiche della turbina marina
L’energia delle correnti di marea è una delle fonti più interessanti ed inesplorate tra le fonti di energie
rinnovabili. Il sistema denominato Kobold (fig. 1) è una turbina idraulica ad asse verticale in grado di
convertire l’energia cinetica contenuta nelle correnti marine o fluviali in energia meccanica di
rotazione la quale, a sua volta, viene convertita in energia elettrica. L’impianto completo è costituito
da una boa galleggiante, ancorata al fondo del mare, alla quale è collocato, nella parte sottostante, il
rotore costituito da tre pale (fig. 2). All’interno della boa sono posizionati il moltiplicatore di giri, il
generatore elettrico di 160 kW e l’impianto di conversione della tensione elettrica pronta per essere
inserita nella rete. Lo sviluppo e la costruzione del rotore sono stati effettuati dal gruppo di ricerca
ADAG presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell’Università degli Studi di Napoli “Federico
II” a partire da un modello in scala provato nella galleria del vento del dipartimento. L’innovativo
principio di funzionamento del rotore, caratterizzato dall’oscillazione automatica della pale intorno al
suo asse di cerniera è stato brevettato internazionalmente [1], [2] e [3].
La boa ed i sistemi in essa contenuti nonché l’ancoraggio è stato realizzato dalla Ponte di Archimede
Spa che è anche proprietaria dell’intero sistema. Il rotore produce 160 kW con una velocità della
corrente pari a 3.5 m/s. L’impianto è stato realizzato a scopo dimostrativo e per testare le Fig. 1 Turbina
caratteristiche di basso impatto ambientale e le prestazioni del sistema e dei suoi singoli componenti.
Sistema completo di assemblaggio
Trasporto
Turbina
Fase d’uso e
manutenzione
Pale
Bracci
Estrazione
risorse
Sistema di
ancoraggio
Disassemblaggio
turbina e ancoraggio
Albero motore
Moltiplicatore di giri
Blocchi di
ancoraggio
Generatore sincrono
Catene
Boa galleggiante
Fig. 3 Confini del sistema
Risultati
Trasporto
Recupero e
riciclaggio materie
prime
Fig. 2 Sistema completo
Descrizione e confini del sistema
L’unità funzionale scelta è equivalente ad 1 sistema completo di produzione energetica comprensiva della turbina, i
vari apparati, la boa galleggiante e il sistema di ancoraggio. Le attività incluse nel sistema studiato sono le seguenti
[4]:
processo produttivo turbina: La turbina ha un diametro 6 metri, apertura pale 5 metri, corda 0.4 metri e 3 pale.
La realizzazione della turbina prevede l’assemblaggio di diversi apparati in particolare: pale, bracci, albero motore,
moltiplicatore di giri, generatore sincrono e boa galleggiante cioè la piattaforma che supporta la turbina in mare e che
si vede all’esterno;
processo produttivo ancoraggio: la turbina per poter funzionare efficacemente deve essere ben ancorata in
fondo al mare, pertanto, il sistema prevede la realizzazione dei seguenti componenti: 1)blocchi d’ancoraggio che
vengono poggiati sul fondo del mare e servono naturalmente a tenere ben fissata la turbina nel sito ove viene
collocata; 2)catene con cui la turbina viene agganciata ai blocchi posti nel fondo del mare
fase di esercizio e O&M: l’esercizio della turbina non richiede alcun consumo di risorse (come combustibili) di
conseguenza non vi è alcun tipo di emissione d’inquinanti. Per l’attività di manutenzione si prevede ogni cinque anni
la somministrazione sulle pale e sui bracci di una miscela che impedisce o rallenta la formazione di alghe
(antivegetativo);
trasporto: questa fase include il trasporto della turbina e del sistema d’ancoraggio dal sito di costruzione all’area
ove viene collocata la turbina e, viceversa, quando avviene lo smantellamento della stessa. Il tipo di automezzo
utilizzato è un nave rimorchiatore su una distanza di circa 18-20 km a/r;
dismissione e smantellamento: la vita utile del sistema si stima sia pari a circa 20 anni, pertanto, si è ipotizzato
che a fine vita tutti i materiali riciclabili vengano recuperati e reintrodotti nei cicli produttivi; ciò, consentirà di ridurre
l’impatto sull’ambiente dovuto alla dismissione della turbina e consentirà l’utilizzo di materiali altrimenti rilasciati in
discariche.
Reference
[1] Coiro D.P., Nicolosi F., Moroso A., Soprano N., “Exploitation of Marine Tidal Currents: Design, Installation and Experimental Results for the Patented Kobold Vertical Axis Hydro Turbine”, Poster-International Conference
OWEMES 2003, 10-12 Aprile 2003, Napoli; [2]Coiro D.P., “Kobol Vertical axis turbine to harness marine tidal currents: dynamic and hydrodynamic behaviour”, invited lecture at Uppsala University, Department of Engineering
Sciences, Division for Electricity and Lightning Reasearch , Uppsala, Sweden, April 26th 2004; [3]Segergren E., Nilsson K., Coiro D.P. and Leijon M., “Design of a Very Low Speed PM Generator for the Patented KOBOLD
Tidal Current Turbine,” EnergyOcean 2004, West Palm Beach, Florida, 28-29 June 2004; [4] F. Cavallaro, D. Coiro “Life Cycle Assessment (LCA) of a marine current turbine for cleaner energy production”, 3rd International
Conference on Life Cycle Management, Zurigo (CH), 27-29 Agosto, 2007.
Per info e contatti:
www.reteitalianalca.it; [email protected]
Autori: F.Cavallaro* Dip.SEGeS – Università del Molise, [email protected];
D. Coiro** Dip. di Progettazione Aeronautica, Università di Napoli “Federico II”, [email protected]
