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Modellazione numerica agli Elementi Finiti della dinamica del cavo elettrico di un convertitore di energia ondosa galleggiante

Informazioni tesi

  Autore: David Moret
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2009-10
  Università: Università degli Studi di Padova
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria civile e ambientale
  Relatore: Piero Ruol
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 136

Il tema delle energie rinnovabili è assai di attualità e una di queste è rappresentata dall’energia ondosa sfruttata dai WEC (Convertitori di energia ondosa). La realizzazione e lo studio dei dispositivi operanti al largo non è stato ancora pienamente sviluppato in Italia, soprattutto gli aspetti legati alla tecnologia con cui trasportare a terra l’energia elettrica prodotta dal Wave Energy Converter.
La tesi tratta l’analisi della dinamica degli umbilical, ovvero dei cavi elettrici dei convertitori di energia ondosa.
Lo studio si basa su una serie di test effettuati in laboratorio, da cui è possibile ottenere i risultati utili per la calibrazione del modello numerico sviluppato per simulare il comportamento dell’umbilical. Il modello viene realizzato utilizzando il programma Comsol Multiphysics che, servendosi del metodo agli Elementi Finiti, permette di modellare e risolvere problemi scientifici ed ingegneristici basati su equazioni differenziali alle derivate parziali.
E’ quindi possibile effettuare alcune simulazioni secondo differenti configurazioni al fine di determinare il diverso comportamento del cavo elettrico; in tal modo è altresì possibile valutare quale siano gli aspetti più rilevanti che influiscono sulla dinamica dell’umbilical e rilevare quali siano i limiti entro i quali esso funzioni in modo corretto ed efficiente.

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1.INTRODUZIONE 3 1. INTRODUZIONE 1.1. Motivazione Negli ultimi decenni si è assistito ad una notevole innovazione nel campo dei dispositivi in grado di ricavare energia elettrica dal moto ondoso, detti Wave Energy Converters. Sono stati e vengono tuttora ideati nuovi prototipi grazie al continuo sviluppo tecnologico in ambito marittimo e alla contemporanea necessità di ricercare fonti di energia alternativa. Un aspetto non ancora pienamente sviluppato riguarda la tecnologia di trasporto a terra dell’energia elettrica ricavata dai convertitori. Ciò avviene mediante opportuni cavi elettrici, detti umbilicals, che risultano soggetti, però, sia alle sollecitazioni imposte dal moto ondoso, sia al proprio peso che all’azione di sfregamento dovuta al contatto con il fondo del mare. L’umbilical potrebbe quindi danneggiarsi, a causa di sollecitazioni eccessive. La tesi affronta il problema di progetto e verifica dell’umbilical, che interessa sia le strutture che si trovano in mare aperto ( offshore), sia quelle che si trovano lungo la costa ( in shore ) o vicino ad essa ( near shore ). 1.2. Obiettivi e metodi Lo scopo principale di questa tesi è quello di analizzare il comportamento del cavo elettrico di trasmissione dell’energia estratta da un dispositivo WEC e di creare un modello matematico che consenta di rappresentarlo in modo efficace. In particolare nell’elaborato viene studiato il comportamento di un cavo elettrico disposto secondo diverse configurazioni, osservando quali di esse comporti le minori sollecitazioni, per evitarne il danneggiamento; si stabilisce, infine, quali siano gli ambiti di utilizzo idonei ad un corretto ed efficiente funzionamento dell’umbilical stesso. Il risultato numerico sarà confrontato con quello ottenuto per via sperimentale, in maniera tale da verificare e calibrare il modello matematico.

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Parole chiave

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cavo elettrico
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wec
convertitori di energia ondosa
comsol multiphysics
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