Gruppo di lavoro “Technology Assessment” Per info e contatti: Autori: F.Cavallaro* Dip.SEGeS – Università del Molise, D. Coiro** Dip. di Progettazione Aeronautica, Università di Napoli “Federico II”, 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 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, 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, 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), Agosto, 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