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New mechanisms and concepts for exploiting electroactive Polymers for Wave Energy Conversion

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Alcuni nuovi concetti portano a un’energia ottenuta dal moto ondoso più economica

Lo sfruttamento dell’energia proveniente dalle onde dell’oceano è promettente ma difficile da sfruttare a livello economico, a causa di un ambiente di lavoro duro e di una limitata efficienza di conversione dell’energia. Il progetto PolyWEC propone un approccio radicalmente nuovo, in base al quale l’energia prodotta dalle onde viene convertita in energia elettrica da parte di generatori deformabili in gomma.

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Il progetto POLYWEC (New mechanisms and concepts for exploiting electroactive polymers for wave energy conversion), finanziato dall’UE, ha sviluppato una nuova classe di WEC (wave energy converters, dispositivi per conversione dell’energia dalle onde) polimerici che utilizzano generatori a elastomeri dielettrici (DEG, dielectric elastomer generators), per rendere attuabile a livello commerciale l’energia prodotta dalle onde. I DEG sono condensatori deformabili realizzati con pellicole dielettriche in gomma e strati di elettrodi compatibili che possono essere usati per convertire l’energia meccanica in energia elettrica grazie al principio di generazione elettrostatica a capacità variabile. Rispetto alle tecnologie convenzionali, i DEG vantano grandi densità di energia, costi estremamente ridotti, azionamento diretto e funzionamento ciclico, buona resistenza agli urti e alla corrosione, funzionamento silenzioso, elevata efficienza e costi operativi da moderati a bassi. Tali caratteristiche rendono i dispositivi DEG in grado di cambiare questo settore attraverso la realizzazione di WEC a stato solido in gomma e a basso costo, privi di componenti e meccanismi rigidi. I partner del progetto hanno dato vita a un gruppo interdisciplinare di scienziati e ingegneri del mondo accademico e dell’industria, i quali hanno cominciato progettando diversi WEC con tecnologia DEG basati su una boa ondeggiante e sul principio della colonna d’acqua oscillante. Il progetto POLYWEC ha creato modelli accoppiati basati su un approccio idrodinamico relativo all’energia prodotta dalle onde e modelli analitici per la risposta elettro-iperelastica dei generatori, allo scopo di predire la risposta dinamica dei WEC polimerici. I risultanti modelli elettro-iperelastici-idrodinamici accurati e convalidati dai ricercatori hanno permesso di descrivere matematicamente la risposta dei dispositivi WEC con tecnologia DEG. Accanto al settore dell’energia prodotta dalle onde, tali modelli possono essere impiegati nel settore biomedicale per simulare l’interazione tra fluidi e dispositivi medici elettrochimici morbidi. I ricercatori hanno ideato una membrana circolare gonfiabile composta da uno strato di gomma isolante separato da strati di gomma conduttiva, detta diaframma circolare (CD-DEG). La membrana CD-DEG può essere impiegata come alternativa alla turbina ad aria tradizionale. Alcuni dispositivi sperimentali in scala sono stati progettati e testati utilizzando una potenza nell’intervallo 1-4 W, rappresentativo di molte centinaia di chilowatt in condizioni di utilizzo reale. Ciò ha fornito un importante passo avanti in quanto all’uso dei dispositivi DEG nel settore dell’energia ottenuta dalle onde.

Parole chiave

Convertitori di energia del moto ondoso, POLYWEC, polimeri elettroattivi, generatori a elastomeri dielettrici, elettro-iperelastico

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