Ottimizzazione di dighe marittime a gettata per l estrazione di energia dal moto ondoso

The present work aims at developing new methodologies for estimating the hydraulic performances of an innovative device for the production of electric energy from sea waves called DIga Marittima per la produzione di Energia dal Moto Ondoso (DIMEMO). Such a device consists of a rubble mound breakwater with a front reservoir designed with the aim of capturing wave overtopping. The energy is extracted via low head turbines, using the difference in water levels between the reservoir and the mean sea water level. The thesis is divided into two parts: the first one is focused on the experimental analysis conducted by means of physical modeling; the second one is aimed at formulating a methodology for the preliminary design of the DIMEMO. The tests were conducted both at the Laboratory of Hydraulics of the University of Aalborg (Denmark) and at the University of Catania. The analysis of the results enabled to estimate the effectiveness of the prediction methods available in literature and developing of new methods. In the second part of thesis a study of wave energy along the coast of Sicily has been conducted. Such study enable to identify a possible site where the DIMEMO may be conveniently installed. Then, for this site an analytical model was developed to evaluate the hydraulic performances of various configurations of the device and to choose the one that reduced the payback time as much as possible.

Il presente elaborato di tesi mira allo sviluppo di metodologie per la stima delle prestazioni idrauliche di un innovativo dispositivo per l'estrazione dell'energia dal moto ondoso, detto DIga Marittima per la produzione di Energia dal Moto Ondoso (DIMEMO). Tale dispositivo prevede la sua realizzazione su dighe a gettata e sfrutta il fenomeno della tracimazione determinata dal moto ondoso. L'elaborato di tesi è stato suddiviso in due parti: la prima è dedicata all'analisi dei risultati delle indagini sperimentali condotte mediante modellazione fisica; la seconda è dedicata alla individuazione e definizione di una possibile metodologia da adottare per il dimensionamento di massima del dispositivo. Le prove mediante modellazione fisica sono state condotte sia presso il Laboratorio di Idraulica dell'Università di Aalborg (Danimarca) sia presso quello dell'Università degli Studi di Catania. I risultati delle due indagini sperimentali hanno consentito di valutare l'efficacia dei metodi di previsione delle prestazioni idrauliche presenti in letteratura e di svilupparne dei nuovi. Nella seconda parte dell'elaborato di tesi, preliminarmente è stato condotto uno studio dell'energia del moto ondoso lungo le coste della Sicilia. Tale studio ha consentito di individuare un possibile sito in cui prevedere la realizzazione del dispositivo DIMEMO. Successivamente, per il sito selezionato, è stato sviluppato un modello analitico che ha consentito di valutare le prestazioni idrauliche di varie configurazioni del dispositivo e di scegliere quella che garantisce un minore tempo di ritorno dell'investimento.