Lo stato dell’arte nello sfruttamento delle risorse marine è stato influenzato dalla difficoltà di accesso alle profondità marine e dall’impetuosità delle onde lungo la costa oceanica. Molti hanno cercato di sfruttare il movimento delle onde per generare elettricità, ma questi sistemi non sono diffusi perché è molto difficile controllare la forza della superficie del mare. Anche il semplice convogliamento di acque agitate verso le turbine richiede opere importanti e costose. È molto più semplice ed economico ricavare energia dalle correnti sottomarine, sfruttando le tranquille pressioni idrostatiche. Infatti, in questo brevetto sono descritti impianti idroelettrici sottomarini e lacustri che producono energia elettrica, sfruttando il dislivello idrostatico generato dalle turbine, senza sfruttare correnti e onde superficiali. Questi sistemi. Oltre a produrre energia, portando l’acqua superficiale nelle profondità e contribuendo al raffreddamento del pianeta, ma rendendo l’acqua ancora più ossigenata di quella presente sul fondale marino, soprattutto se contaminata, hanno anche effetti purificanti e provocano il sollevamento delle acque sottostanti (upwelling) che porta in superficie i nutrienti e i carbonati sedimentati, aumentando la vita biologica superficiale e, di conseguenza, anche la produzione di cibo per i pesci.
Ma l’importanza di questa invenzione risiede principalmente nell’aver trovato il modo di sfruttare la più grande fonte di energia del pianeta, infinita e pulita, che nessuno aveva mai pensato di utilizzare, sebbene esistano principi fondamentali della fisica che confermano queste intuizioni. Infatti, applicando la legge dei vasi comunicanti, è possibile riempire d’acqua un tubo sommerso, di qualsiasi forma, lunghezza e dimensione, e inserendo lungo il percorso di questo tubo una pompa elettrica e una turbina, possiamo applicare le stesse regole sui principi di conservazione dell’energia teorizzati da Bernoulli. In effetti, nei mari e nei laghi l’acqua si muove spontaneamente da un luogo all’altro, e persino sale e scende in superficie se trova profili del terreno che favoriscono questi movimenti. Gran parte di questo è dovuto all’azione del vento, che si comporta come una grande pompa con una frequenza molto bassa. Pertanto, utilizzando gli stessi principi con una macchina chiamata pompa, possiamo concentrarci sul trasporto e sulla prevalenza in tubi sommersi per creare grandi correnti d’acqua canalizzata all’interno dello stesso bacino tra la superficie e il fondale marino. Queste correnti intubate scendono in profondità nell’azione della pressione idrostatica e della pressione atmosferica; la pompa serve solo a spostare l’acqua nella zona inferiore, in modo che la zona superiore possa scendere più facilmente. L’energia di pressione nell’atmosfera terrestre è facile da comprendere perché è identificata con la differenza di altezza tra due serbatoi situati a monte e a valle delle turbine che generano elettricità. Ma il lavoro svolto per produrre energia è unidirezionale e va solo nella direzione della pressione atmosferica. Infatti, se portassimo in superficie l’acqua che utilizziamo per produrre elettricità, dovremmo consumare molta più energia di quanta ne venga prodotta. Nell’ambiente acquatico il sistema è più esteso: se si sposta una quantità d’acqua a una profondità di quindici metri, il posto di quell’acqua viene occupato da altra acqua senza che il bacino superiore si svuoti, come in un circuito chiuso. Ma in un circuito chiuso non è necessario vincere la pressione atmosferica, per far circolare l’acqua dobbiamo vincere solo le perdite di pressione dovute alla lunghezza delle tubature, che sono minime rispetto alla forza lavoro necessaria per vincere la pressione atmosferica. Ma, come abbiamo detto, il nostro circuito non è chiuso ma sommerso e soggetto a un serbatoio di dimensioni infinite, che non ricicla la stessa acqua ma la reintegra immediatamente con l’acqua superficiale in qualsiasi quantità grazie al principio dei vasi comunicanti, che mantiene uniforme il livello superiore. Pertanto, non dobbiamo né guadagnare né perdere nel circuito, se il circuito è aperto, completamente immerso nel bacino e le resistenze idrauliche sono al di sotto di un livello d’acqua adeguato. Infatti, poiché l’impianto è interamente intubato, l’acqua che muove la pompa verso il fondale marino non può essere reintegrata dall’acqua circostante, deve essere reintegrata dall’alto, entrando nel cono di imbuto superiore (ufc). Pertanto,L’acqua che alimenta la pompa e la turbina è separata dall’acqua circostante e può concentrare la pressione idrostatica e l’energia cinetica della pompa sulle pale della girante della turbina con la stessa forza che agirebbe nelle centrali idroelettriche terrestri. Nel nostro caso, le resistenze idrauliche si trovano all’uscita della pompa, utilizzata con il lato di aspirazione rivolto verso l’alto. I principi idraulici di Bernoulli affermano che il livello dell’acqua sul lato di aspirazione della pompa è definito come carico positivo e viene sottratto nel calcolo della prevalenza totale della pompa. Quindi, anche negli impianti sommersi intubati, il carico positivo svolge la sua azione per superare il carico di pressione sulla mandata della pompa, ma si tratta di una forza statica, non sufficiente da sola ad avviare la circolazione dell’acqua. Abbiamo bisogno della pompa di circolazione, così come negli impianti a gravità terrestri è necessario aprire una valvola a saracinesca. Come negli impianti terrestri la chiusura della valvola arresta l’impianto idroelettrico, negli impianti sommersi l’arresto della pompa di circolazione (dipc) arresta l’intero sistema. In questo caso il movimento si arresterà dopo molto tempo poiché nel sistema di tubi sommersi si verificano fenomeni di circolazione naturale che agiscono come sifoni. Tutto questo ragionamento può sembrare in contrasto con le leggi della fisica, ma dobbiamo anche considerare le infinite differenze tra le sezioni interne del tubo e la superficie delle vasche. La depressione creata dal lato di aspirazione della pompa crea all’interno del tubo una piccola circolazione d’acqua (relativamente alle dimensioni della vasca) favorita dalla pressione atmosferica e dalla pressione positiva sul lato di aspirazione della pompa. Sebbene, in teoria, la stessa pressione idrostatica agisca anche all’esterno del tubo e all’uscita del circuito, non può opporsi completamente alla forza su una piccola sezione come l’uscita della turbina, dove si concentra l’energia cinetica in uscita, per bloccarla. Può solo dissipare l’energia cinetica residua dell’acqua con una forza idrostatica verso l’alto che si distribuisce sull’intera sezione trasversale della vasca, essendo l’acqua un liquido incomprimibile che assume la forma dell’involucro che la contiene. Ciò significa che non oppone alcuna resistenza all’energia cinetica concentrata nella sezione di uscita della turbina. A chi sostiene che questo sistema non possa funzionare idraulicamente, si può rispondere che l’unico sistema in grado di contrastare la circolazione dell’acqua nella turbina allagata è quello di contrapporre ad essa un’altra pompa e un altro circuito intubato operante in direzione opposta.Quindi, anche negli impianti sommersi con tubi, la pressione positiva agisce per vincere il carico pressorio sulla mandata della pompa, ma si tratta di una forza statica, insufficiente ad avviare la circolazione dell’acqua da sola. È necessaria la pompa di circolazione, così come negli impianti idroelettrici terrestri è necessario aprire una valvola a saracinesca. Come negli impianti terrestri la chiusura della valvola arresta la centrale idroelettrica, negli impianti sommersi l’arresto della pompa di circolazione (dipc) arresta l’intero sistema. In questo caso il movimento si arresterà dopo molto tempo, poiché nei tubi sommersi del sistema si verificano fenomeni di circolazione naturale che agiscono come sifoni. Tutto questo ragionamento può sembrare in contrasto con le leggi della fisica, ma bisogna anche considerare le infinite differenze tra le sezioni interne del tubo e la superficie delle vasche. La depressione creata dal lato di aspirazione della pompa genera all’interno del tubo una piccola circolazione d’acqua (in relazione alle dimensioni della pelvi) favorita dalla pressione atmosferica e dalla pressione positiva sul lato di aspirazione della pompa. Sebbene, in teoria, la stessa pressione idrostatica agisca anche sulla parte esterna del tubo e sull’uscita del circuito, non può opporsi completamente alla forza esercitata su una piccola sezione come l’uscita della turbina, dove si concentra l’energia cinetica in uscita, per bloccarla. Può solo dissipare l’energia cinetica residua dell’acqua con una forza idrostatica verso l’alto che si distribuisce sull’intera sezione trasversale del bacino, essendo l’acqua un liquido incomprimibile che assume la forma dell’involucro che la contiene. Ciò significa che non oppone alcuna resistenza all’energia cinetica concentrata nella sezione di uscita della turbina. A coloro che affermano che questo sistema non può funzionare idraulicamente, si può rispondere che l’unico sistema in grado di opporsi alla circolazione dell’acqua nella turbina allagata sarebbe quello di contrapporre, sulla stessa superficie, un’altra pompa e un altro circuito intubato che agiscano in direzione opposta.Quindi, anche negli impianti sommersi con tubi, la pressione positiva agisce per vincere il carico pressorio sulla mandata della pompa, ma si tratta di una forza statica, insufficiente ad avviare la circolazione dell’acqua da sola. È necessaria la pompa di circolazione, così come negli impianti idroelettrici terrestri è necessario aprire una valvola a saracinesca. Come negli impianti terrestri la chiusura della valvola arresta la centrale idroelettrica, negli impianti sommersi l’arresto della pompa di circolazione (dipc) arresta l’intero sistema. In questo caso il movimento si arresterà dopo molto tempo, poiché nei tubi sommersi del sistema si verificano fenomeni di circolazione naturale che agiscono come sifoni. Tutto questo ragionamento può sembrare in contrasto con le leggi della fisica, ma bisogna anche considerare le infinite differenze tra le sezioni interne del tubo e la superficie delle vasche. La depressione creata dal lato di aspirazione della pompa genera all’interno del tubo una piccola circolazione d’acqua (in relazione alle dimensioni della pelvi) favorita dalla pressione atmosferica e dalla pressione positiva sul lato di aspirazione della pompa. Sebbene, in teoria, la stessa pressione idrostatica agisca anche sulla parte esterna del tubo e sull’uscita del circuito, non può opporsi completamente alla forza esercitata su una piccola sezione come l’uscita della turbina, dove si concentra l’energia cinetica in uscita, per bloccarla. Può solo dissipare l’energia cinetica residua dell’acqua con una forza idrostatica verso l’alto che si distribuisce sull’intera sezione trasversale del bacino, essendo l’acqua un liquido incomprimibile che assume la forma dell’involucro che la contiene. Ciò significa che non oppone alcuna resistenza all’energia cinetica concentrata nella sezione di uscita della turbina. A coloro che affermano che questo sistema non può funzionare idraulicamente, si può rispondere che l’unico sistema in grado di opporsi alla circolazione dell’acqua nella turbina allagata sarebbe quello di contrapporre, sulla stessa superficie, un’altra pompa e un altro circuito intubato che agiscano in direzione opposta.La stessa pressione idrostatica agisce anche sulla parte esterna del tubo e sull’uscita del circuito, non può opporsi completamente alla forza su una piccola sezione come l’uscita della turbina, dove si concentra l’energia cinetica in uscita, per bloccarla. Può solo dissipare l’energia cinetica residua dell’acqua con una forza idrostatica verso l’alto che si distribuisce sull’intera sezione trasversale del bacino, essendo l’acqua un liquido incomprimibile che assume la forma dell’involucro che la contiene. Ciò significa che non oppone alcuna resistenza all’energia cinetica concentrata nella sezione di uscita della turbina. A coloro che affermano che questo sistema non può funzionare idraulicamente, si può rispondere che l’unico sistema in grado di opporsi alla circolazione dell’acqua nella turbina allagata è quello di contrapporre ad essa un’altra pompa e un altro circuito intubato che agiscano in direzione opposta.La stessa pressione idrostatica agisce anche sulla parte esterna del tubo e sull’uscita del circuito, non può opporsi completamente alla forza su una piccola sezione come l’uscita della turbina, dove si concentra l’energia cinetica in uscita, per bloccarla. Può solo dissipare l’energia cinetica residua dell’acqua con una forza idrostatica verso l’alto che si distribuisce sull’intera sezione trasversale del bacino, essendo l’acqua un liquido incomprimibile che assume la forma dell’involucro che la contiene. Ciò significa che non oppone alcuna resistenza all’energia cinetica concentrata nella sezione di uscita della turbina. A coloro che affermano che questo sistema non può funzionare idraulicamente, si può rispondere che l’unico sistema in grado di opporsi alla circolazione dell’acqua nella turbina allagata è quello di contrapporre ad essa un’altra pompa e un altro circuito intubato che agiscano in direzione opposta.
Non dovendo quindi vincere alcuna resistenza nel circuito con la pompa, ma solo garantire la circolazione, non c’è da stupirsi che, spendendo solo pochi kW (4000*0,2/102*η = circa 10 kW), una centrale idroelettrica marina o lacustre, situata a cinquanta metri di profondità e con una portata di 4 m³ / s, generi un’elettricità circa centocinquanta volte superiore. Ma il guadagno energetico può essere ancora maggiore, aumentando ulteriormente la profondità di installazione del sistema, risolvendo ovviamente anche gli altri problemi di resistenza dei materiali e delle tenute idrauliche. Anche dove non ci sono laghi e mari sarà conveniente produrre energia in bacini profondi con un livello dell’acqua costante, che riciclano la stessa acqua sfruttando tutto il dislivello positivo. Questa soluzione è certamente più economica rispetto ai due bacini, a diverse altezze, con condotte esterne e opere accessorie che, tuttavia, non possono garantire un approvvigionamento idrico costante per tutto l’anno. Tutte le altre fonti energetiche non possono beneficiare di questo potente accumulo di energia. Devono sviluppare processi fisici e biochimici molto più complessi partendo da zero, e quindi non possono competere in termini economici ed efficienti con questa soluzione. Infatti, producendo energia con centrali idroelettriche sommerse che implicherebbero un immenso flusso d’acqua senza riscaldarla ma raffreddando e ossigenando il fondale marino, in pochi anni potremmo riparare i danni causati da duecento anni di centrali termiche inefficienti. Nonostante una parte dell’energia debba essere trasformata con centrali termiche organiche per produrre fertilizzanti, biocarburanti e depurare le acque reflue agricole, industriali e urbane, non c’è bisogno di sottrarre terreni all’agricoltura e nemmeno di ricorrere a processi di estrazione di metano illegale come il fracking. Dopo questa invenzione, i costi di estrazione, depurazione e produzione di energia da combustibili fossili non possono competere con le centrali idroelettriche sommerse, che evitano le grandi opere civili come i bacini idrici a monte e a valle delle centrali idroelettriche tradizionali e le opere di trasporto dell’acqua per sfruttare le correnti oceaniche e fluviali, e svolgono anche importanti funzioni ambientali che nessun’altra fonte energetica al mondo può mai realizzare, producendo contemporaneamente energia pulita. Dalla pubblicazione in rete http://www.siallerinnovabili.it/741/energia-idroelettrica-costi/ estraggo le seguenti tabelle che confrontano i costi delle energie rinnovabili:
centrale idroelettrica a basso salto (oltre 10 MW): 11,8 €c/kWh;
Energia eolica in tonnellate: 12,5 €c/kWh;
Energia eolica in AT: 13,6 €clkWh;
combustione diretta di biomassa: 23,4 €clkWh;
fotovoltaico (da 40kW a 1MW): 41,0 €c/kWh;
Fotovoltaico domestico (da 1 a 3 kW): 50,0 €cikWh;
Componenti di costo degli impianti idroelettrici in percentuale:
diritti assicurativi e costo dell’acqua 10%
costo dei lavori di muratura 40%
costo delle opere di approvvigionamento e scarico idrico 10%
costo dei lavori elettrici e del controllo 30%
costo dei macchinari idraulici 10%
Totale costi 100%
Se consideriamo che negli impianti idroelettrici sommersi le prime tre voci di costo rappresentano il 60% del costo totale, possiamo affermare con certezza che il costo dell’energia idroelettrica, già di per sé il più basso, può ridursi del 50% rispetto ai costi attuali, con i benefici di depurazione che questa soluzione consente e con la possibilità di estenderla all’intera produzione energetica globale, senza limiti dovuti alle caratteristiche dei territori e alla quantità di acqua disponibile.
Pertanto, il costo dell’energia idroelettrica sommersa non supererà i 6,00 € c /kW. Se confrontiamo questo costo con il costo medio dell’elettricità prodotta dal carbone, che è di circa 9,5 € c /kW senza CCS e diventerà 13,6 € c /kW con CCS (http://www.skepticalscience.com/true-cost-of-coal-power.html), che non risolve alcun problema ambientale oltre alla riduzione della CO2, un esame obiettivo dimostra che questa semplice invenzione è la più importante invenzione ambientale ed energetica di tutti i tempi. Ma il sottoscritto, che è giunto a questa soluzione partendo dai sistemi di depurazione e dalle sinergie con altre tecnologie, conferma tutte le altre precedenti proposte inascoltate perché se combiniamo l’uso di combustibili fossili nella giusta proporzione con la produzione di energia biologica, negli stessi impianti, senza CCS, possiamo ottenere buoni risultati anche sul fronte termico e un costo intorno ai 10 € c /kW, anche in quel caso proteggendo l’ambiente inviando carbonati negli oceani e producendo fertilizzante per il terreno. Ma questo discorso è stato affrontato invano in altri progetti del sottoscritto.
Per realizzare centrali idroelettriche sommerse, oltre alle turbine, rivestono un’importanza cruciale le pompe idrauliche da utilizzare. Come le turbine, anche queste devono essere canalizzate, non solo perché rappresentano la soluzione migliore per la circolazione dell’acqua, ma anche per proteggerle da specie ittiche di grandi dimensioni che potrebbero metterle fuori uso. Per questo e per altre ragioni pratiche sono state scelte pompe assiali intubate, che per funzionare devono essere inserite solo all’interno dei tubi di sollevamento, fissando un anello saldato all’interno del tubo (SRDP). Anche queste pompe devono essere adattate agli impianti sommersi da installare a profondità molto maggiori rispetto a quelle attuali e, come detto, con aspirazione verso l’alto, contrariamente a quanto avviene negli attuali impianti terrestri.
Un altro elemento importante da considerare è il sistema galleggiante, che deve essere immerso per non essere influenzato dalle onde. Oggi esistono moduli galleggianti in polietilene accoppiati verticalmente e orizzontalmente mediante profili in acciaio zincato o inossidabile, con dimensioni 3500 x 2000 x 1000 mm, densità media 935 kg/m³ , con una spinta di galleggiamento per ogni elemento immerso di 5325 kg. Questi moduli possono regolare la spinta se riempiti con acqua o aria. Sono già utilizzati per realizzare case galleggianti, cantieri e laghi marini, strade temporanee ecc. Ipotizzando che per la realizzazione della piattaforma di supporto (SBP), il peso dei tubi, della pompa e della turbina sarà di 50.000 kg, saranno necessari circa N 10 galleggianti (50.000/5325) che copriranno un’area totale di circa 70 m² . Questi moduli saranno distribuiti su due piani per costruire una piattaforma galleggiante di circa 40 m² comprese le strutture di irrigidimento e contenimento. Al centro di questa piattaforma sono realizzati i fori per il passaggio dei tubi di sospensione degli impianti. Dopo l’installazione dei sistemi, i galleggianti vengono parzialmente riempiti d’acqua per mantenere la posizione sommersa, come mostrato nei disegni. Tra i molti tipi di turbine idrauliche presenti sul mercato, ne sono stati individuati due che meglio si avvicinano alle caratteristiche degli impianti da 1-2 MW, facilmente realizzabili lungo le zone costiere e lacustri, con bassi costi di produzione, costi operativi molto bassi, alta efficienza, energia e depurazione, utilizzando l’energia di pressione, che rappresenta la vera riserva energetica infinita a livello mondiale, sempre esistente e mai utilizzata. Non menzionerò la marca e il tipo di turbine, ma solo gli aspetti funzionali, poiché tutte le turbine possono essere utilizzate in questo sistema, con qualsiasi portata e qualsiasi caduta di pressione.
1) Turbina a reazione con flusso radiale, asse verticale, scarico assiale, distributore con pale regolabili (ma regolate in fabbrica) e girante a pale fisse. Portate da 4 a 100 m³/s, salti da 10 a 400 m.
2) Sono state costruite turbine a reazione intubate con portate da 1 a 8 m³/s, salti da 5 a 100 m (attualmente 15 m) e bacino di alternazione.
- Essendo queste turbine molto diverse tra loro, anche le soluzioni ingegneristiche per gli impianti sono diverse. Ma prima, ecco un criterio generale per il dimensionamento delle turbine idrauliche, che richiede principalmente i seguenti parametri
- La portata volumetrica Q [m³ / s]
- La caduta utile nella pressione H U [m]
Da questi dati è possibile ricavare il numero caratteristico K della macchina. I diagrammi statistici delle marche includono tutti i parametri funzionali e geometrici della macchina in funzione di K. La regolazione della turbina viene effettuata variando l’inclinazione delle pale della girante e del distributore. In questo modo varia la portata attraverso la turbina e la caduta dell’impianto. Ma nei casi che consideriamo avremo sempre un livello costante e la portata può essere stabilita in anticipo. Possiamo realizzare macchine semplici impostate in fabbrica con distributori e giranti fissi per minimizzare la possibilità di guasti, poiché gli impianti sommersi non devono essere soggetti a manutenzione. A velocità di rotazione costante, con determinate inclinazioni delle pale del distributore e del rotore è possibile calcolare il valore KU1, che a sua volta consente di determinare i diametri esterni della girante D1 che definiscono la dimensione della macchina. Ku1 = U1/ √2gh; D1 = 2*U1/(2πn/60)
La caduta utile Hu è la caduta disponibile ottenuta dalla caduta totale (Ht) meno la perdita di carico Y relativa al condotto e a tutte le discontinuità presenti a monte della turbina. Calcolando la posizione in cui installiamo la turbina in oscillazione, possiamo fare in modo che la curva della resistenza idraulica dovuta alle perdite di carico nelle tubazioni e nella turbina e la curva della pompa che crea la circolazione dell’acqua si incontrino sulla linea zero della testa geodetica (distanza tra il livello del mare e l’asse della turbina), dove anche la pressione statica e le energie cinetiche in aspirazione e mandata si azzereranno ciascuna essendo uguale P1 = P2 e V1 = V2 (dovuta all’oscillazione sulla pompa) secondo la relazione H = 0 = (P2 – P1) / γ + (V2 2 – (V1 2 ) /2g. Ciò significa che una volta vinto lo stato di inerzia dell’acqua, dovuto all’effetto dei vasi comunicanti, possiamo simulare le condizioni di funzionamento delle centrali idroelettriche terrestri e di conseguenza alimentare le turbine con altezza “Hu” equivalente. La produzione di corrente dell’alternatore accoppiato alla turbina sarà uguale alla portata di acqua e alla caduta H u. : Pu (kwh) = η*γ*Q*Hu/102
Supponiamo di realizzare due centrali idroelettriche sommerse con soluzioni diverse, partendo da una portata d’acqua di 4.000 L/s, con un dislivello totale (Ht) di 50 m, e di scegliere una pompa sommersa canalizzata in un tubo (wdt) Dn 1400 per predisporre l’installazione della pompa a una profondità di 50 m. Con una portata di 4.000 L/sec, V = 2,6 m/sec, le perdite di pressione in m/km calcolate utilizzando la formula di Bazin (1.000*4*V 2 /C 2 *D) dove (C= 87/(1+2g/√D) e un coefficiente di rugosità γ=16, sono 4,11 m/km, per un totale di 0,20 m. nel caso di utilizzo di turbina a flusso radiale con alternatore esterno (dis. ½), le perdite di pressione localizzate nella riduzione dell’ingresso alla turbina con D 2 = 700 mm (V 2 = 10,4 m/s) sono 2,75 m (0,5 *V 2 2 /2g); le perdite di pressione nella curva a 90 gradi sono (0,5* V 1 2 /2g) = 2,75 m, Pertanto, l’altezza effettiva (Hu) all’ingresso della turbina diventa circa 44,3 m, supponendo che la prestazione complessiva della macchina è 0,87, la potenza utile erogata dalla turbina sarà Pu = η*1025*Q*Hu/102 = 0,87*1025*4*44,3/102 = 1,549 KW.
Nella soluzione con condotto verticale, supponendo che le prestazioni siano le stesse e che la turbina entri facilmente nel tubo Dn 1500 (il tubo è largo più di 10 cm per contenere la turbina), non ci sono altre perdite di pressione, oltre a quelle richieste dalla turbina, quindi il salto positivo di 50 mt (Hu) viene sfruttato appieno e i guadagni di efficienza energetica sono maggiori: 1.748 KW. Nessuna energia al mondo costa così poco e nessuna centrale elettrica è così facile da realizzare, anche se ci sono problemi per realizzare la manutenzione, che possono essere evitati realizzando semplici sistemi a pale fisse poiché il livello del mare è costante e la soluzione non è influenzata dal galleggiamento né dall’alta né dalla bassa marea. Non va sottovalutato il fatto che questi sistemi, gestendo grandi volumi di acqua superficiale con maggiore ossigeno, saranno utili anche per riabilitare i sedimenti inquinati del fondale marino causati dall’eutrofizzazione di mari e laghi, oltre a provocare la risalita in superficie di grandi quantità di nutrienti e carbonati, aumentando l’ossigenazione e la vita biologica di specie vegetali e ittiche (un fenomeno noto come upwelling).
Leggenda dei disegni
(acg) generatore di corrente alternata; (acr) nervature autocentranti; (apc) camera a pressione atmosferica; (bc) gru a ponte; (cdip) pompa di drenaggio intubata a capside; (cs) fondale marino costiero; (cddw) uscita acqua diffusore a cono; (dp) pompa di drenaggio; (edn) rete di distribuzione elettrica; (fsp) flangia f per tubo di supporto; (htva) turbina idraulica ad asse verticale; (iht) turbina idraulica intubata; (ipc) cavi di alimentazione in ingresso; (iwfp) ingresso acqua per alimentare la pompa; (lf) anello di sollevamento; (mfp) galleggiante modulare in polietilene; (na) ancora navale; (nl) luce notturna; (of) flangia sovradimensionata; (oow) uscita acqua ossigenata; (pc) cavo di alimentazione ; (sn) rete di sicurezza; (srdp) anello di supporto per pompa di drenaggio; (srit) anello di supporto per turbina intubata; (ssfp) struttura di supporto piattaforma galleggiante; (tva) tubo per ventilazione e accesso; (ufc) cono dell’imbuto superiore; (vcw) copertura di ventilazione impermeabile; (vt) trasformatore di tensione; (wdt) tubo di discesa dell’acqua.
Il disegno “1/2” fig. 1 mostra schematicamente il sistema con turbine a flusso radiale ad asse verticale. Dall’alto si può osservare la struttura galleggiante (mfp-ssfp) soggetta a un livello del mare di 15 m; il tubo di discesa dell’acqua che trasporta la pompa elettrica sommergibile assiale con aspirazione verso l’alto; la riduzione di sezione e la curva che si collegano alla turbina, che drena l’acqua dal fondo attraverso il cono diffusore (cddw). La turbina (htva) è contenuta in una camera d’acciaio a pressione atmosferica (apc), con un piccolo carroponte per eventuali operazioni di manutenzione. In questa soluzione la turbina rimane incorporata nella camera, qualsiasi riparazione e sostituzione di parti usurate deve essere effettuata in loco, mentre è possibile estrarre l’alternatore attraverso il tubo di ventilazione e l’accesso (tva), dopo aver smontato l’elemento terminale (vcw) che serve a impedire l’ingresso di acqua piovana e onde alte che supererebbero anche l’elemento terminale. All’interno della camera, tuttavia, è prevista la pompa dell’acqua di sollevamento e il controllo del livello della condensa (dp). Sul terminale (vcv) è montata la lampada notturna (nl) per segnalare la presenza dell’impianto. Si possono notare il percorso del cablaggio elettrico (pc), la centrale di conversione dell’energia (vt) e la rete di distribuzione (edn).
La figura 2 è un ingrandimento della parte inferiore del sistema sopra descritto.
Il disegno “2/2” fig. 3 riporta schematicamente il sistema con turbina intubata. Questa soluzione è stata progettata per non fornire superficie in nessuna area esposta alle mareggiate. È la soluzione ideale. Tuttavia, attualmente, queste turbine vengono installate a una profondità massima di 15 m. I produttori dovranno migliorare le tenute meccaniche delle parti sommerse che proteggono i componenti elettrici e il sistema di lubrificazione, se si desidera installare le turbine a profondità di 50 m e oltre. Si può notare che l’impianto con questa soluzione è molto più semplice ed economico. Infatti, nello stesso tubo di discesa dell’acqua (wdt) è montato prima della pompa (dipc) e successivamente anche della turbina (iht). Infatti, come si può vedere dal dettaglio cerchiato, la pompa sarà dotata di una flangia sovradimensionata (of) che poggia sull’anello di supporto (srdp); I cavi passano attraverso la flangia della pompa di alimentazione e anche i cavi di alimentazione (pc) dell’alternatore (acg) della turbina, che poggia sull’estremità anulare (srit) azionata da nervature autocentranti (acr). Ovviamente, i cavi elettrici devono essere protetti in tubi metallici e per estrarre la turbina è necessario prima rimuovere la pompa. Si possono notare il percorso del cablaggio elettrico (pc), la conversione centrale di energia (vt) e la rete di distribuzione (edn). La figura 4 è un ingrandimento della turbina (iht) e del sistema di supporto nel tubo (wdt).