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Development of screw anchors for floating Marine Renewable Energy system arrays incorporating anchor sharing

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Le ancore elicoidali potrebbero consentire parchi eolici galleggianti in acque profonde

Gli scienziati europei stanno migliorando la comprensione del funzionamento delle ancore elicoidali nel fondale marino sabbioso: Come parte di un sistema di ormeggio, potrebbero permettere il posizionamento in mare aperto di parchi eolici e apparecchiature per sfruttare l’energia del moto ondoso, aiutando l’Europa a raggiungere i suoi obiettivi in materia di energia rinnovabile, per mezzo di installazioni a basso impatto ambientale.

Energia

Quando gli ingegneri civili dell’Università di Dundee, in Scozia, hanno cominciato a valutare la possibilità per i parchi eolici di condividere le ancore in mare aperto, si aspettavano di passare il loro tempo a studiare serie di dispositivi, al modo migliore per organizzare masse oscillanti di giganteschi aerogeneratori in mare aperto. Ma con l’avanzare del progetto SAFS, la loro ricerca ha adottato un approccio più basico, concentrandosi sui modi migliori per installare un’ancora elicoidale e prevederne la resistenza alla spinta. «Il grande interrogativo è capire il comportamento delle ancore elicoidali sul suolo sabbioso», afferma Jonathan Knappett, professore di Ingegneria civile a Dundee e coordinatore di SAFS. «Se vogliamo raggiungere obiettivi ambiziosi nell’energia rinnovabile, dobbiamo muoverci in acque molto più profonde, dove i sistemi di fondazione esistenti non saranno economici: serve una soluzione che galleggi». Man mano che i parchi eolici vanno più in profondità, gli interrogativi su quali strutture utilizzare per le fondazioni diventano più complessi e costosi. Il gruppo SAFS ritiene che le ancore elicoidali, alberi in acciaio con un’elica a un’estremità che potrebbe essere usata per l’ancoraggio di una turbina eolica galleggiante, siano parte integrante della soluzione. «Uno dei principali vantaggi di queste ancore è che possono essere installate provocando un livello molto ridotto di rumori e vibrazioni, diversamente dalle fondazioni a palo», afferma Benjamin Cerfontaine, il principale ricercatore di SAFS, che ha intrapreso la ricerca con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie.

Installazione nel rispetto delle balene

Le ancore elicoidali non sono solo vantaggiose per gli animali marini, ma l’elica fornisce un’elevata capacità di trazione, o potere di tenuta, riducendo potenzialmente il peso dell’ancora del 35-50 % rispetto ai pali tradizionali. Ma non vi sono metodi di progettazione ampiamente accettati in grado di prevedere il comportamento delle ancore in fase d’installazione e durante il loro ciclo vitale. SAFS ha prodotto una procedura numerica, convalidata da test sperimentali, che permette di calcolare più accuratamente il rapporto portata-spostamento. «Questo ci consente di verificare la capacità, ma anche la rigidità, il che è di rilievo per le prestazioni dinamiche della turbina galleggiante», afferma Cerfontaine.

Lavorare entro limiti imposti

Il gruppo ha sviluppato ulteriormente una metodologia semplificata per ottimizzare la progettazione delle ancore entro limiti tecnici e strutturali, come un macchinario per l’installazione di dimensione contenuta. «Possiamo condurre solo un numero limitato di esperimenti, ma gli ingegneri sul campo dovranno progettare per una vasta gamma di condizioni», afferma Knappett. «Stiamo fornendo loro un punto di partenza, dimensione e forma dell’ancora da mettere nel terreno, che potrà essere perfezionato ulteriormente per mezzo della procedura numerica». Gli ingegneri hanno installato modelli di ancora elicoidale su piccola scala nella sabbia, all’interno di una centrifuga geotecnica, per riprodurne il comportamento in mare. Questo sta favorendo il perfezionamento della progettazione ma sta anche suggerendo modifiche per migliorare il processo d’installazione. I requisiti tecnici per l’installazione di grandi ancore elicoidali in mare aperto vanno attualmente oltre le capacità delle apparecchiature tradizionali, quindi è essenziale la loro riduzione. Nonostante il progetto SAFS sia terminato, il gruppo di ricerca di Dundee, sulla base dei risultati ottenuti, è riuscito ad attirare finanziamenti successivi dall’industria per portare avanti questo filone di ricerca. «Stiamo considerando di modificare il processo d’installazione per essere in grado di installare un’ancora con una forza inferiore», afferma Knappett, il quale ritiene che, in definitiva, gli strumenti di modellizzazione per questa previsione potrebbero rivelarsi uno degli esiti più innovativi di SAFS.

Parole chiave

SAFS, ancore elicoidali, perfezionamento della progettazione, mare aperto, parco eolico, turbina eolica, energia del moto ondoso, energia rinnovabile

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