Acquisizione dati da un sistema per la produzione di energia mediante moto ondoso

Università degli Studi di Cagliari

Facoltà di Ingegneria e Architettura

Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica

Acquisizione dati da un sistema per la produzione di energia mediante moto ondoso

Relatore: Prof. Pier Francesco Alessandro Manca

Tesi di Laurea di: Orrù

A.A. 2019-2020

Indice

• I .................................................................................................. 3NTRODUZIONEC
• 1 – E ........................................................... 4APITOLO NERGIA DA MOTO ONDOSO
• 1.1 L’agenda ONU 2030 ....................................................................................................... 4
• 1.2 La produzione di energia elettrica da moto ondoso .................................................. 19
• 2 – I W2EW ............................................................................... 27APITOLO L PROGETTO
• 2.1 Descrizione del progetto W2EW di Wavepiston ........................................................ 27
• 2.1.1 Ruolo di Energia Mediterranea nel progetto .................................................. 29
• 2.2 Test di acquisizione in laboratorio ................................................................................. 30
• 2.3 Obiettivi dell’attività di test ............................................................................................. 30
• 3 – C ..................................... 31APITOLO ATENA DI MISURA E ACQUISIZIONE DATI
• 3.1 Nozioni relative agli strumenti, alle metodologie e ai calcoli .................................... 31
• 3.1.1 Descrizione della catena di misura .................................................................. 32
• 3.1.2 Nozioni di statistica di base .............................................................................. 34
• 3.2 Illustrazione ed elaborazione dei dati acquisisti .......................................................... 35
• 3.2.1 Considerazioni statistiche ................................................................................. 36
• 4 –A ............................................................... 45APITOLO LLOGGIAMENTO FISICO
• 4.1 Sistema reale ...................................................................................................................... 45
• 4.1.1 Tecnica di stampa 3D ......................................................................................... 45
• 4.1.2 Componenti realizzati ....................................................................................... 50
• 5 – C .................................................................................. 51APITOLO ONCLUSIONI
• 5.1 Considerazioni sui risultati ottenuti .............................................................................. 51
• B ........................................................................................................ 52IBLIOGRAFIA
• A ............................................................................................................. 53PPENDICE
• A .............................................................................................................. 69LLEGATO

Introduzione

Nel settore dell’energia si può fare la distinzione fra fonti energetiche non rinnovabili e fonti energetiche rinnovabili; sono definite fonti non rinnovabili quelle consumate con velocità superiori a quelle di formazione, mentre sono definite rinnovabili le fonti energetiche primarie considerate inesauribili, ossia che hanno durate molto grandi rispetto ai tempi di consumo. Sono perciò fonti non rinnovabili quelle la cui energia deriva dai combustibili fossili e nucleari, quali petrolio, gas naturale, carbone e uranio. Sono invece fonti rinnovabili l’energia solare, l’energia eolica, l’energia idraulica, l’energia delle biomasse, l’energia geotermica, l’energia delle maree e l’energia del moto ondoso. Ed è proprio su quest’ultima forma di generazione di energia che si basa questa trattazione, attraverso la valutazione delle grandezze ottenute impiegando un sistema di accumulo di energia mediante, appunto, il moto ondoso.

Più nel dettaglio, l’organizzazione è la seguente:

• Il primo capitolo ha come argomento la descrizione della produzione di energia elettrica da moto ondoso e le direttive comunitarie in ambito di efficienza energetica;
• Nel secondo capitolo si descriverà il progetto W2EW (Wave to Energy and Water) che ha come obiettivo quello di fornire energia rinnovabile e acqua dolce sfruttando il moto ondoso;
• Nel terzo capitolo verranno trattati ed elaborati tutti i dati sperimentali ottenuti mediante misurazioni di pressione in modo da poter fare una valutazione sulla loro attendibilità durante le operazioni di monitoraggio, una volta che il sistema sarà reso operativo;
• Nel quarto capitolo si illustrerà in breve la struttura che andrà a contenere la scheda per l’acquisizione dei dati e il monitoraggio del sistema di produzione energetica;
• Nel quinto e ultimo capitolo si trarranno le conclusioni su tutto il lavoro svolto.

Capitolo 1 – Energia da moto ondoso

1.1 L’agenda ONU 2030

L’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile è un programma d’azione per le persone, il pianeta e la prosperità. Sottoscritta il 25 settembre 2015 dai governi dei 193 Paesi membri delle Nazioni Unite, e approvata dall’Assemblea Generale dell’ONU, l’Agenda è costituita da 17 Obiettivi per lo Sviluppo Sostenibile, inquadrati all’interno di un programma d’azione più vasto costituito da 169 traguardi, ad essi associati, da raggiungere in ambito ambientale, economico, sociale e istituzionale entro il 2030.

Gli obiettivi che sono stati fissati hanno una validità globale, riguardano e coinvolgono tutti i Paesi e le componenti della società, dalle imprese private al settore pubblico, dalla società civile agli operatori dell’informazione e cultura. Tali obiettivi, o Goals, sono: 1) Sconfiggere la povertà, 2) sconfiggere la fame, 3) salute e benessere, 4) istruzione di qualità, 5) parità di genere, 6) acqua pulita e servizi igienico-sanitari, 7) energia pulita e accessibile, 8) lavoro dignitoso e crescita economica, 9) imprese, innovazione e infrastrutture, 10) ridurre le diseguaglianze, 11) città e comunità sostenibili, 12) consumo e produzione responsabili, 13) lotta contro il cambiamento climatico, 14) vita sott’acqua, 15) vita sulla terra, 16) pace, giustizia e istituzioni solide, 17) partnership per gli obiettivi.

I 17 obiettivi mirano a porre fine alla povertà, a lottare contro l’ineguaglianza, ad affrontare i cambiamenti climatici, a costruire società pacifiche che rispettino i diritti umani [1]. Per ogni obiettivo di sviluppo sostenibile (OSS), o goal, sono stati tracciati dei target da rispettare e degli strumenti che ne permettano l’attuazione sempre nel rispetto dei limiti temporali imposti dall’Agenda 2030, e questi sono, in breve:

1. Sconfiggere la povertà

• Eliminare la povertà estrema, ossia per quelle persone che vivono con meno di $1,25 al giorno;
• Diminuire di almeno la metà la percentuale di persone di ogni età che vivono in povertà;
• Applicare a livello nazionale sistemi adeguati e misure di protezione sociale per tutti, e raggiungere sostanziale copertura dei poveri e dei vulnerabili;
• Assicurare a tutti uguali diritti riguardo alle risorse economiche, così come l’accesso alle risorse di base, la proprietà e il controllo sulla terra e altre forme di proprietà, eredità, risorse naturali, adeguate nuove tecnologie e servizi finanziari, tra cui la microfinanza;
• Ridurre l’esposizione di poveri e vulnerabili a eventi estremi legati al clima e ad altri shock e disastri economici, sociali e ambientali.

Strumenti di attuazione:

• Garantire una significativa mobilitazione di risorse da una sufficiente varietà di fonti, al fine di fornire mezzi adeguati e prevedibili per i paesi in via di sviluppo, in particolare per i paesi meno sviluppati, ad attuare programmi e politiche per porre fine alla povertà.
• Creare dei quadri di riferimento politici a livello nazionale, regionale e internazionale, basati su strategie di sviluppo a favore dei poveri, per sostenere investimenti nelle azioni di lotta alla povertà [1].

2. Sconfiggere la fame

• Eliminare la fame assicurando a tutte le persone, poveri e vulnerabili in primis, l’accesso a un’alimentazione nutriente, sicura e sufficiente per tutto l’anno;
• Eliminare tutte le forme di malnutrizione in tutte le fasce di età;
• Raddoppiare la produttività agricola e il reddito dei produttori di alimenti su piccola scala, anche attraverso l’accesso sicuro e giusto della terra, ad altre risorse e stimoli produttivi, alla conoscenza, ai servizi finanziari e alle opportunità che creino occupazione non agricola;
• Garantire sistemi di produzione alimentare sostenibili e applicare pratiche agricole che aumentino la produttività, che rafforzino la capacità di adattamento ai cambiamenti climatici e alle condizioni climatiche estreme;
• Assicurare la diversità genetica di semi, piante coltivate e animali da allevamento e domestici e le loro specie selvatiche affini.

Strumenti di attuazione:

• Aumentare gli investimenti in quei settori che permettano di migliorare la capacità produttiva agricola nei paesi in via di sviluppo, in particolare nei paesi meno sviluppati;
• Correggere e prevenire restrizioni commerciali e alterazioni nei mercati agricoli mondiali;
• Mettere in atto misure che garantiscano il corretto funzionamento dei mercati delle materie prime alimentari e dei loro derivati, facilitare inoltre l’accesso alle informazioni di mercato al fine di contribuire a limitare l’estrema volatilità dei prezzi alimentari [1].

3. Salute e benessere

• Ridurre il tasso di mortalità materna globale a meno di 70 ogni 100.000 nati vivi;
• Ridurre la mortalità neonatale a non più di 12 ogni 1000 nati e, per i bambini al di sotto dei 5 anni, ridurre la mortalità a non più di 25 ogni 1000 nati;
• Porre fine alle epidemie di AIDS, tubercolosi, malaria, combattere l’epatite e le malattie legate all’uso di acqua non propriamente bevibile e altre malattie trasmissibili;
• Ridurre di un terzo la mortalità prematura da malattie non trasmissibili e promuovere la salute mentale e il benessere;
• Rafforzare la consapevolezza e il trattamento di abuso di sostanze (alcool e droghe);
• Dimezzare il numero di decessi e le lesioni da incidenti stradali;
• Garantire l’accesso ai servizi di assistenza sanitaria sessuale e riproduttiva;
• Garantire l’accesso a servizi di assistenza sanitaria essenziali di qualità, a farmaci essenziali sicuri e a prezzi accessibili, e ai vaccini per tutti;
• Ridurre in modo sostanziale il numero di decessi e malattie dovuti a sostanze chimiche pericolose e da inquinamento.

Strumenti di attuazione:

• Rafforzare il controllo del tabacco in tutti i paesi;
• Sostenere la ricerca e lo sviluppo di vaccini e farmaci, e fornirli a prezzi accessibili, soprattutto nei paesi in via di sviluppo;
• Migliorare l’apparato sanitario e la formazione medica nei paesi in via di sviluppo e in quelli meno sviluppati;
• Rafforzare la capacità di tutti i paesi di prevenire, ridurre e gestire i rischi per la salute nazionale e globale [1].

4. Istruzione di qualità

• Assicurarsi che tutti, ragazze e ragazzi, completino un’istruzione primaria e secondaria libera, equa e di qualità che porti a rilevanti ed efficaci risultati di apprendimento;
• Assicurare l’accesso a uno sviluppo infantile precoce di qualità, alle cure necessarie e all’accesso alla scuola dell’infanzia, in modo che siano pronti per l’istruzione primaria;
• Garantire l’accesso ad una istruzione a costi accessibili e di qualità tecnica, ad una istruzione professionale e di terzo livello;
• Aumentare in modo sostanziale il numero di persone con le competenze necessarie per l’occupazione, per lavori dignitosi e per la capacità imprenditoriale;
• Eliminare la disparità di genere nell’istruzione e garantire la parità di accesso all’istruzione per i più vulnerabili;
• Assicurarsi che tutti i giovani e una parte degli adulti raggiungano l’alfabetizzazione e l’abilità di calcolo;
• Assicurarsi che tutti gli studenti acquisiscano le conoscenze e le competenze necessarie a promuovere lo sviluppo sostenibile, in tutti i suoi campi di interesse.

Strumenti di attuazione:

• Costruire e adeguare le strutture scolastiche in modo che siano adatte alle esigenze dei bambini, alla disabilità e alle differenze di genere, e fare in modo che ci siano ambienti di apprendimento sicuri, inclusivi e non violenti;
• Espandere in modo sostanziale il numero di borse di studio a disposizione dei paesi in via di sviluppo, e di quelli meno sviluppati, per consentire l’accesso all’istruzione superiore, comprendendo programmi di formazione professionali in ogni settore;
• Aumentare il numero di insegnanti qualificati nei paesi in via di sviluppo e in quelli poco sviluppati [1].

5. Parità di genere

• Porre fine a ogni forma di discriminazione nei confronti di tutte le persone di genere femminile in tutto il mondo;
• Porre fine a ogni forma di violenza contro le donne nella sfera pubblica e privata, compreso il traffico con fini di prostituzione, e tutti i tipi di sfruttamento;
• Eliminare tutte le pratiche nocive come la mutilazione dei genitali femminili e i matrimoni delle bambine, combinati e forzati;
• Garantire alle donne la piena parità di opportunità e di leadership nella vita politica, economica e pubblica a tutti i livelli.

Strumenti di attuazione:

• Mettere in atto delle riforme che diano alle donne pari diritti alle risorse economiche, l’accesso alla proprietà, ai servizi finanziari e alle risorse naturali;
• Migliorare la tecnologia dell’informazione e della comunicazione per promuovere la forza, l’autostima, la consapevolezza delle donne, ossia l’empowerment;
• Adottare e migliorare politiche e leggi applicabili per promuovere l’eguaglianza di genere e l’empowerment [1].

6. Acqua pulita e servizi igienico-sanitari

• Garantire l’accesso universale ed equo all’acqua potabile per tutti;
• Consentire un accesso adeguato ai servizi igienico-sanitari eliminando la defecazione all’aperto, ponendo particolare attenzione a tutte le persone vulnerabili;
• Migliorare la qualità dell’acqua riducendo l’inquinamento ed eliminare le pratiche di scarico di sostanze pericolose, aumentare il riciclaggio e il riutilizzo sicuro a livello globale;
• Incrementare l’efficienza idrica per l’utilizzo in tutti i settori e ridurre notevolmente il numero di persone che non dispongono di acqua a sufficienza;
• Proteggere e ripristinare gli ecosistemi legati all’acqua come montagne, foreste, fiumi, falde acquifere e laghi.

Strumenti di attuazione:

• Rendere più ampia la cooperazione internazionale e sostenere i paesi in via di sviluppo in materia di acqua e servizi igienico-sanitari, come la desalinizzazione, la gestione delle acque reflue, l’efficienza idrica, le tecnologie per il riciclo e il riutilizzo;
• Sostenere e rafforzare la partecipazione delle comunità locali nel miglioramento della gestione idrica e della rete fognaria [1].

7. Energia pulita e accessibile

• Garantire l’accesso universale ai servizi energetici a prezzi accessibili, affidabili e moderni;
• Aumentare notevolmente la quota di energie rinnovabili nel mix energetico globale;
• Raddoppiare il tasso globale di miglioramento dell’efficienza energetica.

Strumenti di attuazione:

• Rafforzare la cooperazione internazionale per facilitare l’accesso alla tecnologia e alla ricerca di energia pulita, comprese le energie rinnovabili, all’efficienza energetica e alla tecnologia avanzata e alla più pulita tecnologia derivante dai combustibili fossili, e promuovere gli investimenti nelle infrastrutture energetiche e nelle tecnologie per l’energia pulita;
• Espandere l’infrastruttura e aggiornare la tecnologia per la fornitura di servizi energetici moderni e sostenibili per tutti i paesi in via di sviluppo, in particolare per i paesi meno sviluppati, i piccoli Stati insulari, e per i paesi in via di sviluppo senza sbocco sul mare, in accordo con i loro rispettivi programmi di sostegno [1].

8. Lavoro dignitoso e crescita economica

• Sostenere la crescita economica pro-capite per consentire un aumento di almeno il 7 % di crescita annua del PIL nei paesi meno sviluppati;
• Aumentare i livelli di produttività economica attraverso l’aggiornamento tecnologico, l’innovazione e il focus sui settori ad alto valore aggiunto e i settori con alta intensità di manodopera;
• Promuovere politiche che supportino le attività produttive e l’innovazione, favorire inoltre la crescita delle micro, piccole e medie imprese;
• Raggiungere un’occupazione piena e produttiva per tutti, con una parità di retribuzione a parità di mansione;
• Diminuire in modo sostanziale la percentuale di giovani disoccupati che non seguano corsi di studi o di formazione;
• Mettere in atto misure che eliminino il lavoro forzato, la schiavitù moderna, il traffico di esseri umani e porre fine al lavoro minorile in tutte le sue forme.

Strumenti di attuazione:

• Proteggere il diritto al lavoro e promuovere un ambiente di lavoro sicuro e protetto.