Gruppo di lavoro “Technology Assessment” Per info e contatti:www.reteitalianalca.it; Autori: F.Cavallaro* Dip.SEGeS – Università del.

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1 Gruppo di lavoro “Technology Assessment” Per info e contatti:www.reteitalianalca.it; lca@bologna.enea.it Autori: F.Cavallaro* Dip.SEGeS – Università del Molise, cavallaro@unimol.it; D. Coiro** Dip. di Progettazione Aeronautica, Università di Napoli “Federico II”, coiro@unina.it 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]. 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. 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 caratteristiche di basso impatto ambientale e le prestazioni del sistema e dei suoi singoli componenti. Risultati Fig. 1 Turbina Fig. 2 Sistema completo Fig. 3 Confini del sistema [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. Reference Estrazione risorse Sistema completo di assemblaggio Turbina Pale Bracci Albero motore Moltiplicatore di giri Generatore sincrono Boa galleggiante Trasporto Fase d’uso e manutenzione Disassemblaggio turbina e ancoraggio Trasporto Recupero e riciclaggio materie prime Blocchi di ancoraggio Catene Sistema di ancoraggio