ENERGIE RINNOVABILI: PUBBLICATE LE PIU’ RECENTI RICERCHE DELLA SCUOLA SANT’ANNA SULLA GENERAZIONE DI ENERGIA ELETTRICA DA MOTO ONDOSO CHE SI ABBATTE SULLE COSTE CON NUOVI MATERIALI INTELLIGENTI

Le onde marine costituiscono un’enorme risorsa di energia che potrebbe bastare, da sola, a soddisfare il fabbisogno globale di energia elettrica. Catturare l’energia delle onde che si abbattono in maniera continua sulle coste è una delle sfide più attuali nel settore delle energie rinnovabili. Tuttavia, diversi fattori ambientali e tecnologici contribuiscono a rendere questa sfida particolarmente complessa. L’ambiente marino altamente aggressivo e corrosivo da un lato, e l’estrema variabilità della risorsa ondosa dall’altro hanno impedito fino ad oggi ai convertitori di energia da moto ondoso di diventare una realtà.

Uno studio che vede in prima linea la Scuola Sant’Anna ha dimostrato che un’innovazione radicale in questo settore può essere generata dall’impiego di materiali polimerici intelligenti chiamati elastomeri dielettrici.

L'articolo Modelling and testing of a wave energy converter based on dielectric elastomer generators, pubblicato open access sulla prestigiosa rivista Journal Proceedings of the Royal Society A,  rivista storica della Royal Society - l’accademia delle scienze britannica - che è stata portavoce di scoperte scientifiche fondamentali dalla formulazione delle teorie sull’elettromagnetismo alle scoperte della fisica quantistica, riguarda un’analisi integrata di un particolare dispositivo basato su elastomeri dielettrici e spiega la modellazione, la progettazione e la caratterizzazione sperimentale del sistema in piccola scala.

Il prototipo di generatore ad elastomero dielettrico sviluppato nel corso di questo lavoro è tra i più potenti realizzati fino ad oggi, segnando dunque un primo importante passo nel processo di trasferimento della tecnologia degli elastomeri dielettrici, fino ad ora utilizzati in applicazioni di piccola scala per potenze al di sotto del Watt, verso le applicazioni di conversione energetica su larga scala.

Gli elastomeri dielettrici sono polimeri simili alle comuni gomme (silicone, gomma naturale), che possono essere utilizzati per costruire dei dispositivi (i generatori a elastomero dielettrico) in grado di  convertire energia meccanica in elettricità in maniera diretta.  Nei convertitori di energia dalle onde, i generatori a elastomero dielettrico potrebbero andare a sostituire delicati sistemi di conversione come generatori elettrici o sistemi idraulici/pneumatici, portando ad una drastica riduzione dei costi e ad una migliore adattabilità all’ambiente marino.

La ricerca è il risultato di diversi progetti portati avanti dal Laboratorio di Robotica Percettiva dell’Istituto di Tecnologie della Comunicazione, dell’Informazione e della Percezione (TeCIP) della Scuola Sant’Anna, in particolare il progetto PolyWEC, coordinato dall’Istituto ed il progetto WetFeet.

L’articolo è il risultato di una collaborazione con l’Università di Edimburgo, una delle istituzioni pioniere nel settore dell’energia dalle onde. Gli esperimenti descritti sono stati condotti nell’avanguardistica struttura del Flowave (Università di Edimburgo), un bacino in grado di produrre onde e correnti artificiali in scala ridotta, appositamente concepito per lo studio dei convertitori di energia marina.

Lo studio, iniziato nel 2016 sotto il coordinamento di due ricercatori dell’Istituto Rocco Vertechy e Marco Fontana che oggi sono rispettivamente, professore associato dell’Università Alma Mater di Bologna e ricercatore dell’Università di Trento, nonchè affiliate researchers dell'Istituto TeCIP, ha visto coinvolti tre assegnisti e dottorandi della Scuola: Giacomo Moretti, Gastone Rosati Papini e Luca Daniele.

La lista completa degli autori dell’articolo è la seguente: Giacomo Moretti, Gastone Pietro Rosati Papini, Luca Daniele, David Forehand, David Ingram, Rocco Vertechy, Marco Fontana.

 

Nell'immagine di copertina il Rendering dei dispositivi di conversione dalle onde proposti dalla Scuola Sant’Anna, costituiti da cassoni semisommersi contenenti colonne d’acqua risonanti, con un generatore a elastomero dielettrico sull’estremità superiore.

Photogallery:

Il prototipo di convertitore di energia dalle onde in operazione nella vasca del Flowave (Edimburgo)
Alcuni membri dello staff tecnico e scientifico coinvolto negli esperimenti. Da sinistra a destra: Jeffrey Steinor, Martyn Lennon (Flowave), David Forehand (Università di Edimburgo), Marco Fontana, Giacomo Moretti, Francesco Damiani, Gastone Rosati Papini (Scuola Sant’Anna)
Deformazione della membrana di elastomero dielettrico durante le fasi di funzionamento