I dispositivi Wave Energy saranno presto destinati a una nuova struttura di test, ma manca loro qualcosa

Cos’è più economico: uno spread semi-teso o un peso galleggiante a catenaria?

No, questo non è l’inizio dell’enigma della sfinge. Ma quella domanda – e altre simili – ha dato il via a un recente studio sui sistemi di ormeggio, le combinazioni di linee di ancoraggio che impediscono alle navi, alle boe e ad altri oggetti galleggianti di andare alla deriva sulle onde. L’obiettivo dello studio era identificare il modo più conveniente in termini di costi per il Water Power Technologies Office (WPTO) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti di acquisire sistemi di ormeggio, tra cui, potenzialmente, il semi-teso di tipo senza senso e la catenaria a peso galleggiante, per un nuovo sito di test sull’energia del moto ondoso.

Se questo sembra ancora un enigma della sfinge, ecco perché questo enigma sui costi è importante: nel 2025, si prevede che il nuovo PacWave South Test Site aprirà i suoi ormeggi per gli sviluppatori di tecnologie per l’energia del moto ondoso. Lì, appena al largo della costa dell’Oregon, gli sviluppatori saranno in grado di testare i loro promettenti prototipi sulle onde oceaniche reali, un passo essenziale per determinare se questi dispositivi possono resistere a un oceano turbolento. Ma a PacWave manca un componente cruciale necessario per eseguire tali test: hanno bisogno di sistemi di ormeggio.

“L’obiettivo principale dei sistemi di ormeggio è quello di mantenere il dispositivo dove si desidera e di non lasciarlo galleggiare via o urtare qualcos’altro”, ha affermato Stein Housner, architetto navale e ingegnere marittimo presso il National Renewable Energy Laboratory (NREL) e uno degli autori dello studio finanziato dal WPTO. “La domanda era: sarebbe vantaggioso per PacWave possedere componenti di ormeggio o chiedere agli sviluppatori di progettarli e acquisirli?”

La domanda potrebbe sembrare semplice, ma non lo è. Non esistono due convertitori di energia del moto ondoso, i dispositivi che trasformano le onde dell’oceano in elettricità, sono uguali. Ciò significa che nessun singolo sistema di ormeggio può servire ogni prototipo che atterra a PacWave (ad eccezione forse di quelli enormi ed esorbitanti). Alcuni convertitori di energia del moto ondoso sono piccoli come boe. Altri sono grandi quanto idrovolanti progettati per atterrare sull’acqua e richiedono più di un cavo. E alcuni hanno bisogno di una catena resistente mentre altri si comportano meglio con una corda flessibile che li permetta di galleggiare tra le onde.

Se ogni azienda acquistasse il proprio sistema di ormeggio, personalizzato per adattarsi al proprio progetto su misura, ciò sarebbe costoso e inefficiente. “Se uno sviluppatore di tecnologia testa un dispositivo solo per un paio di mesi, perché spendere tutti quei soldi per un solo test?” Housner ha detto.

Ma se PacWave riuscisse a identificare alcuni sistemi di ormeggio generici che potrebbero servire alla maggior parte, se non a tutti, i convertitori di energia del moto ondoso, la struttura potrebbe acquistarli in grandi quantità e far risparmiare denaro a tutti. Quindi, Housner, insieme al coautore dello studio Senu Sirnivas, un ingegnere meccanico del NREL, ha deciso di determinare che tipo di sistemi di ormeggio generici potrebbero portare a termine il lavoro e quanto potrebbero costare tali sistemi.

“L’obiettivo era ridurre al minimo i costi, e lo abbiamo fatto”. Senu Sirnivas (a sinistra) e Stein Housner sono fuori dal Flatirons Campus dove lavorano. Foto di Taylor Mankle, NREL.

Ma prima, i colleghi di Housner e Sirnivas del Pacific Northwest National Laboratory hanno messo insieme un elenco di tutti i potenziali dispositivi per l’energia del moto ondoso che potrebbero mettere alla prova il loro coraggio su PacWave. Sulla base di ciò, il team ha classificato i dispositivi in ​​tre tipi principali: assorbitori puntiformi (che sembrano pistoni dotati di una parte galleggiante che galleggia tra le onde), attenuatori (che sono simili a serpenti e, essenzialmente, cavalcano le onde) e colonne d’acqua oscillanti (che sono grandi camere che sfruttano l’energia delle onde mentre l’acqua entra ed esce).

Sulla base di questi tre tipi di dispositivi per l’energia del moto ondoso, Housner e Sirnivas hanno elaborato un elenco di potenziali sistemi di ormeggio che potrebbero funzionare bene per ciascuno. Hanno ideato 43 diversi modelli di ormeggio che utilizzano diverse combinazioni di materiali (come catena metallica rispetto a corda sintetica o metallica), diametri, lunghezze, impronte e altro ancora.

“Allora la domanda era: come determiniamo il costo totale di acquisto dei componenti del sistema di ormeggio per PacWave?” Housner ha detto. “Diciamo: ‘Ordina cinque di queste cime d’ormeggio dalla compagnia X’ e questo è tutto ciò di cui hai bisogno? Come si seleziona quindi quanti di ciascun sistema di ormeggio acquisire per i dispositivi che possono o meno essere testati su PacWave?

Per risolvere questo enigma, Housner e Sirnivas hanno considerato il modo in cui il già consolidato sito di test sull’energia delle onde della Marina statunitense alle Hawaii ha gestito i suoi sistemi di ormeggio. “Il sistema di ormeggio era preinstallato in acqua”, ha detto Sirnivas. “Quindi, le persone possono entrare e collegarsi al sistema esistente che è già lì.”

Ma lasciare i sistemi di ormeggio immersi in acque salate ed energiche può farli degradare rapidamente. Sirnivas e Housner consigliano invece a PacWave di acquistare componenti di ormeggio e di immagazzinarli a terra. E per evitare di acquistare sistemi per dispositivi che potrebbero non presentarsi mai, consigliano anche alla struttura di acquistare componenti di ormeggio che funzionino per ciascun dispositivo non appena arrivano. Quando un dispositivo termina la sua prova oceanica, PacWave manterrà i componenti del sistema di ormeggio. Alla fine, potrebbero accumulare un set sufficientemente diversificato da servire quasi tutti i dispositivi di energia del moto ondoso.

“È come un menu”, ha detto Housner.

Sebbene i dispositivi per l’energia del moto ondoso siano disponibili in molte forme e dimensioni, la maggior parte è disponibile in uno dei tre tipi qui raffigurati: colonna d’acqua oscillante (a sinistra), attenuatore (al centro) e assorbitore puntiforme (a destra). Per il loro studio sull’ormeggio, i ricercatori hanno identificato sistemi generici che potrebbero servire a tutti e tre. Illustrazioni di Josh Bauer, NREL.

Una volta identificato il modo più pratico per acquistare i sistemi di ormeggio, Housner e Sirnivas hanno potuto finalmente rintracciare le versioni più convenienti di tali sistemi. Sulla base di queste stime, ha detto Housner, se PacWave acquistasse un sistema di ormeggio per ciascuno dei quattro ormeggi – le aree designate in cui i dispositivi possono ancorarsi senza scontrarsi l’uno con l’altro – ciò costerebbe probabilmente circa 2 milioni di dollari. Se acquistassero abbastanza sistemi di ormeggio per ospitare tutti i dispositivi per l’energia del moto ondoso quanti le loro acque potrebbero contenere, la cifra potrebbe arrivare a circa 9-10 milioni di dollari, ma il sito non ha bisogno di farlo, almeno non ancora.

E 2 milioni di dollari sono un vero affare: “Non sono sorpreso da questi costi”, ha detto Housner. “L’obiettivo era ridurre al minimo i costi, e lo abbiamo fatto”. Ora spetta al WPTO e al PacWave decidere cosa fare con le raccomandazioni di Housner e Sirnivas.

(A proposito, se pensavi che lo spread semi-teso fosse più economico, avevi ragione. La sfinge ti lascerà passare.)

Vuoi maggiori dettagli sugli ormeggi? Dai un’occhiata allo studio completo sull’ancoraggio e sull’ormeggio di PacWave. E iscriviti alla newsletter dell’NREL sull’energia idrica, Il correnteper essere sicuro di non perdere un aggiornamento sull’energia idrica.

Articolo da NREL. Di Caitlin McDermott-Murphy.

Immagine in primo piano di Josh Bauer, NREL.