Per una più razionale fruizione dei parchi marini: natanti di superficie e di profondità

Questa è la sintesi di una relazione dell’ingegner Mazzino Bogi presentata al convegno ASPRONADI durante il Salone Nautico di Genova del 2011.

Sono esposte la consistenza dei parchi marini in Italia e le linee guida definite dal Ministero competente per l’esercizio in essi della navigazione, cui sono state mosse critiche poiché le norme non consentono di sfruttarne, nell’ambito di uno “sviluppo sostenibile” l’importanza scientifica, culturale, educativa ed economica. Per rendere questo possibile è necessario, tra l’altro, disporre di natanti che attuino il binomio “riduzione dell’inquinamento-riduzione dell’impegno energetico” che solo caratterizza appieno una nautica sostenibile, di difficile realizzazione con l’impiego di mezzi di accumulo dell’energia di scarso rendimento energetico, quali le batterie chimiche. La razionale soluzione è vista nell’uso di natanti che fruiscano di un sistema di accumulo dell’energia cinetica a mezzo di un volano, che gli sviluppi tecnologici rendono oggi possibile. Con tale sistema, che unisce il risparmio energetico alla totale assenza di polluenti, è anche attuabile quella realizzazione di natanti sommergibili auspicati dagli amanti del mare per le visioni sottomarine sino ad ora resa praticamente impossibile dalle difficoltà di alimentare i propulsori senza pericoli e sprechi energetici.

E’ nota la legge fisica per cui un corpo in movimento è in grado di fornire una quantità di energia cinetica funzione della sua massa e del quadrato della sua velocità lineare od angolare, ed è evidente il vantaggio che, per effetto dell’esponente quadratico, si può ottenere dando la preminenza alla velocità in un dispositivo di accumulazione energetica. Oggi la messa a punto di materiali compositi leggeri ma di elevatissima resistenza a trazione (si pensi alle fibre di carbonio o al Kevlar) consente di imprimere velocità di rotazione elevatissime (sino ad oltre 50–60.000 giri al minuto) anche a volani di notevole diametro, che possono accumulare, pur con masse ridotte, elevate quantità di energia cinetica: si possono infatti raggiungere densità di energia accumulabile prossime agli 800 Wh/Kg  (da raffrontare con i circa 20-25 Wh/Kg delle batterie al piombo) fruendo di oltre 100.000 cicli di carica e scarica contro i 1000-1500 delle batterie tradizionali prima della loro sostituzione.

Con ciò, non solo l’energia spesa in tutte le condizioni di moto è sempre limitata a quella effettivamente richiesta, per cui il servizio viene effettuato con spesa energetica notevolmente inferiore a quella richiesta dai sistemi di propulsione a batteria, ma l’inquinamento atmosferico e quello da idrocarburi vengono eliminati totalmente. Il complesso propulsivo sarebbe costituito da un volano ad asse verticale collegato, tramite un accoppiatore capace di agire bidirezionalmente, ad una macchina elettrica. Questa, agendo inizialmente come motore, ed alimentandosi da fonti esterne di energia, imprimerebbe al volano il  moto rotatorio per il periodo di tempo necessario (pochi minuti) per l’accumulazione dell’energia cinetica richiesta che, attraverso lo stesso accoppiatore, verrebbe poi trasmessa alla macchina elettrica (funzionante ora come generatore di corrente) che a sua volta alimenterebbe il motore di propulsione dell’elica. Con l’impiego di un modesto volano avente 200 kg di massa e densità di energia di 500 Wh/kg si possono accumulare 100 kWh di energia, ampiamente sufficienti per un servizio turistico di grande interesse.

Si realizzano così, nella silenziosità e nell’assenza di azioni inquinanti, le condizioni richieste per l’ammissibilità anche nelle zone più riservate dei parchi marini ed il raggiungimento di entrambi gli obbiettivi del binomio in precedenza richiamato a caratterizzare una “nautica sostenibile”.

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