By Michele Grassi – CEO & CTO of 40South Energy and Element Works
English Version
Michele Grassi begins his speech by introducing 40South Energy, a project born in 2007, and Elements Works, a project born in 2014.
The focus of 40South Energy is to produce renewable energy from sea waves. Over the years Elements Works has adopted a sustainable approach to the resources of the sea, including one called Integrated Coastal Zone Management (ICZM) whose goal is to establish a circular approach to the marine environment. In this sector it is possible to interact with various stakeholders, including those involved in fishfarming. Data collection is also essential to have a complete picture of the environment in which you operate.
We need to move towards a continuous and punctual knowledge and data collection, which at the moment is lacking. The tools that can be used at the moment are sensors that are separated by large distances that only give a partial collection of information; then there are simulations like those of Aeneas; the collections on the spot field are not enough.
Sea energy is different from wind energy; it is more distributed and predictable.
In 2005, Grassi had the idea of a new approach to convert sea waves into electricity. This idea has become a project, and after about 10 years it has produced a machine called H24, so called because it can work 24/24. The first prototype of this machine was installed in Marina di Pisa. This technology is particularly useful for efficient dispatching and for isolated networks.
Microgrids need less energy and generally have to bear higher costs per kWh, up to 0.50 cents per kWh and even more. In this context, machines with greater capital and management costs can be exploited, and commercial installations can be made, which are self-financed thanks to the relationship between supply and demand, bypassing contributions and incentives that are fluctuating or absent, so the market laws are followed without resorting to self-financing.
H24 is different from other technologies for the production of marine energy; it is in fact completely submerged. Marina di Pisa machine is positioned at a depth of 7 meters, it is about 3 meters high and it moves with the action of the waves which is very concentrated in that level of depth; the movement occurs horizontally, the body is pushed back and forth by the wave and it moves on the guide generating energy.
An advantage is that H24 does not need to be calibrated with resonance, and it can be installed anywhere. This is the main difference compared to machines positioned on the surface, which must also be “tuned”.
It is a machine born for the Mediterranean, but usable everywhere. In its initial version it has 50kW of power and it is suitable for use in the islands or in isolated coastal areas, for example it would be perfect in South East Asia and in its numerous archipelagos.
The machine can extract more or less energy based on the energy regime in the location where it is set.
During its work it has no visual and environmental impact and, if someone in the surrounding environment interacts with the machine, there is no danger.
The development was essentially finalized and now the only issue is to find the first buyer willing to take the risk of launching the technology as a pilot project.
Grassi also introduces us a project that Elements Works is working on: the underwater cultivation. It has great market potential; in this sector they are still working on the evaluation of technologies able to support algae and plants of the underwater environment. Elements Works is working on the mechanical aspect, as it is the first problem to solve, finding a way to support a subwater cultivation in a coastal marine environment, where waves sweep away anything.
The waves would be able to move any structure; the engineering cost to build something usable underwater is exorbitant. Elements Works is creating supports capable of supporting and helping the plants in their growth. There will be used only biodegradable and environmentally friendly material. This project is called “Underwater Precision“.
The marine environment and the consequent collection of energy requires a constant control of data. In the last two years Elements Works developed “netH2O“, the third project applied to the marine environment of which Grassi speaks.
It consists of a cheap and simple buoy that is able to collect data from the environment. The first is going to be installed near the port of Livorno, in the marine ecosystem known as “the magic mile”. It not only has the task of collecting information, but it also acts as a dock for boats, so that it replaces the anchors that could ruin the seabed.
The device in the basic version is installed simply by throwing it from a rubber boat. It is able to provide data at a very low cost, which will then be transferred to the final user, such as municipal authorities, tourist services, fish farming.
The basic buoy has a cost of around € 1500 and the data is always easily accessible.
These types of projects are fundamental for the study and the advancement in the field of marine sustainability.
Versione Italiano
Michele Grassi inizia il suo intervento presentando 40South Energy, progetto nato nel 2007, ed Elements Works, progetto nato nel 2014.
Il focus di 40South Energy è la produzione di energia rinnovabile dalle onde del mare. Nel corso degli anni Elements Works ha adottato un approccio sostenibile alle risorse del mare, tra cui quello denominato Gestione Integrata delle Zone Costiere (GIZC) il cui obiettivo è quello di stabilire un approccio circolare all’ambiente marino. In questo settore è possibile interagire con diversi stakeholder, compresi quelli coinvolti nell’allevamento ittico. La raccolta dei dati è inoltre essenziale per avere un quadro completo dell’ambiente in cui si opera.
Dobbiamo muoverci verso una conoscenza e una raccolta dati continua e puntuale, che al momento manca. Gli strumenti che possono essere utilizzati al momento sono sensori separati da grandi distanze che danno solo una raccolta parziale di informazioni; poi ci sono simulazioni come quelle di Enea; le raccolte sul campo non sono sufficienti.
L’energia del mare è diversa da quella del vento; è più distribuita e prevedibile. Nel 2005 Grassi ha avuto l’idea di un nuovo approccio per convertire le onde del mare in energia elettrica.Questa idea è diventata un progetto, e dopo circa 10 anni ha prodotto una macchina chiamata H24, così chiamata perché può funzionare 24 ore su 24. Il primo prototipo di questa macchina è stato installato a Marina di Pisa. Questa tecnologia è particolarmente utile per un dispacciamento efficiente e per reti isolate. Le microgriglie hanno bisogno di meno energia e in genere devono sostenere costi più elevati per kWh, fino a 0,50 centesimi per kWh e anche di più. In questo contesto si possono sfruttare macchine con maggiori costi di capitale e di gestione, e si possono realizzare impianti commerciali, che si autofinanziano grazie al rapporto tra domanda e offerta, bypassando contributi e incentivi fluttuanti o assenti, per cui si seguono le leggi di mercato senza ricorrere all’autofinanziamento.
L’H24 si differenzia dalle altre tecnologie per la produzione di energia marina; è infatti completamente sommersa. La macchina di Marina di Pisa è posizionata a 7 metri di profondità, è alta circa 3 metri e si muove con l’azione delle onde che è molto concentrata in quel livello di profondità; il movimento avviene orizzontalmente, il corpo è spinto avanti e indietro dall’onda e si muove sulla guida generando energia. Un vantaggio è che l’H24 non ha bisogno di essere calibrato con la risonanza e può essere installato ovunque. Questa è la differenza principale rispetto alle macchine posizionate sulla superficie, che devono anche essere “sintonizzate”.
È una macchina nata per il Mediterraneo, ma utilizzabile ovunque. Nella sua versione iniziale ha una potenza di 50kW ed è adatta ad essere utilizzata nelle isole o in zone costiere isolate, ad esempio sarebbe perfetta nel Sud Est asiatico e nei suoi numerosi arcipelaghi. La macchina può estrarre più o meno energia in base al regime energetico nel luogo in cui è impostata. Durante il suo lavoro non ha alcun impatto visivo e ambientale e, se qualcuno nell’ambiente circostante interagisce con la macchina, non c’è pericolo. Lo sviluppo è stato essenzialmente finalizzato e ora l’unico problema è trovare il primo acquirente disposto a correre il rischio di lanciare la tecnologia come progetto pilota.
Grassi ci presenta anche un progetto a cui Elements Works sta lavorando: la coltivazione subacquea. Ha un grande potenziale di mercato; in questo settore si sta ancora lavorando alla valutazione di tecnologie in grado di supportare le alghe e le piante dell’ambiente sottomarino. Elements Works sta lavorando sull’aspetto meccanico, in quanto è il primo problema da risolvere, trovando un modo per sostenere una coltivazione subacquea in un ambiente marino costiero, dove le onde spazzano via tutto.
Le onde sarebbero in grado di spostare qualsiasi struttura; il costo di ingegneria per costruire qualcosa di utilizzabile sott’acqua è esorbitante. Elements Works sta creando supporti in grado di sostenere e aiutare le piante nella loro crescita. Verrà utilizzato solo materiale biodegradabile ed ecologico. Questo progetto si chiama “Underwater Precision“.
L’ambiente marino e la conseguente raccolta di energia richiede un costante controllo dei dati. Negli ultimi due anni Elements Works ha sviluppato “netH2O“, il terzo progetto applicato all’ambiente marino di cui parla Grassi. Consiste in una boa semplice ed economica che è in grado di raccogliere dati dall’ambiente. La prima sarà installata nei pressi del porto di Livorno, nell’ecosistema marino noto come “il miglio magico”. Non solo ha il compito di raccogliere informazioni, ma funge anche da banchina per le imbarcazioni, in modo da sostituire le ancore che potrebbero rovinare i fondali.
Il dispositivo nella versione base si installa semplicemente lanciandolo da un gommone. È in grado di fornire dati a costi molto bassi, che saranno poi trasferiti all’utente finale, come le autorità municipali, i servizi turistici, la piscicoltura. La boa di base ha un costo di circa 1500 euro e i dati sono sempre facilmente accessibili. Questo tipo di progetti sono fondamentali per lo studio e l’avanzamento nel campo della sostenibilità marina.