Sperra e le ancore di gravità in calcestruzzo stampate in 3D
Sperra è una società specializzata in sistemi di ancoraggio e fondazioni per impianti di energia rinnovabile galleggianti, con particolare attenzione a soluzioni in calcestruzzo ottimizzate digitalmente e prodotte tramite stampa 3D su larga scala. Questa piattaforma di ancoraggio a gravità è pensata per supportare progetti di solare flottante, eolico offshore e moto ondoso che si stanno spostando verso acque più profonde e siti con condizioni meteo-marine più impegnative.
Sperra sviluppa famiglie di ancore che includono ancore a gravità in calcestruzzo e ancore a suzione stampate in 3D, con l’obiettivo dichiarato di ridurre costi, complessità di installazione e impatto logistico rispetto a soluzioni tradizionali in acciaio o blocchi prefabbricati standard. La strategia dell’azienda si basa su progetti site-specific, sviluppati tramite strumenti di progettazione digitale e simulazione dei carichi, dei layout di ormeggio e delle condizioni del fondale, anziché su geometrie generiche valide per tutti i siti.
Il progetto pilota presso il laboratorio di solare galleggiante di EDP
Il caso riguarda la prima installazione in scala reale di un’ancora di gravità in calcestruzzo stampata in 3D realizzata da Sperra e installata nel laboratorio di solare galleggiante di EDP presso il bacino idroelettrico di Alto Rabagão, in Portogallo. Il sito è un impianto di pompaggio idroelettrico che ospita una piattaforma sperimentale per moduli fotovoltaici galleggianti, scelto per le sue condizioni ambientali particolarmente variabili, con forti escursioni di livello dell’acqua, venti sostenuti, profondità superiori ai 60 metri e condizioni invernali con neve.
La campagna pilota ha coinvolto Sperra come sviluppatore del concetto di ancora di gravità e della piattaforma Anchors on Demand™, la società olandese Vertico come fornitore della stampa 3D in calcestruzzo e Fred. Olsen 1848 come responsabile dell’integrazione meccanica con il proprio sistema di ormeggio Tension Buoy® per i test in campo. L’obiettivo del progetto è validare l’intero flusso: progettazione digitale dell’ancora, produzione mediante stampa 3D in calcestruzzo, consegna in cantiere e installazione integrata nel sistema di ormeggio di un impianto galleggiante reale.
Tecnologia di stampa 3D in calcestruzzo per ancore di gravità
Le ancore sono prodotte con un processo di stampa 3D in calcestruzzo su larga scala, in cui un sistema automatizzato deposita strati successivi di miscela cementizia per costruire la geometria finale del componente. Questa tecnica consente di modulare non solo l’ingombro complessivo e il peso dell’ancora, ma anche il dettaglio di pareti, cavità interne, nervature e pattern superficiali, in funzione dei carichi previsti e delle condizioni del fondale.
Sperra sottolinea come la stampa 3D in calcestruzzo permetta di ridurre l’uso di materiale rispetto a blocchi pieni tradizionali, contenendo il peso da trasportare, e allo stesso tempo semplificare produzione e logistica spostando la fabbricazione più vicino al sito di installazione. Inoltre, la possibilità di modellare la superficie permette di integrare caratteristiche che favoriscono la crescita di habitat acquatici, trasformando l’ancora in una micro-struttura potenzialmente utile anche per la biodiversità locale.
Vantaggi rispetto agli ancoraggi tradizionali per il solare flottante
Nel contesto del solare galleggiante, l’ancoraggio è un elemento chiave per il costo complessivo del progetto, la durabilità dell’impianto e la capacità di resistere a condizioni di vento, moto ondoso e variazioni di livello dell’acqua. Ancore tradizionali in acciaio, pali infissi o blocchi prefabbricati in calcestruzzo presentano limiti in termini di costi di materiale, tempi di produzione, necessità di trasporto su lunghe distanze e adattabilità a topografie di fondale complesse.
Con l’approccio Anchors on Demand™, Sperra propone di dimensionare ogni ancora in funzione dei carichi di progetto, della disposizione delle linee di ormeggio e delle caratteristiche geotecniche del fondale, utilizzando strumenti digitali per ottimizzare sia la capacità portante sia l’uso di materiale. La possibilità di stampare le ancore in calcestruzzo in prossimità del sito riduce l’esigenza di grandi infrastrutture portuali, limitando anche le emissioni collegate al trasporto e le attività marine intensive.
Il ruolo dei partner: Vertico e Fred. Olsen 1848
Vertico, azienda olandese specializzata in stampa 3D in calcestruzzo, ha avuto il compito di tradurre il progetto digitale di Sperra in un componente reale, producendo e consegnando l’ancora per il test presso il sito portoghese. L’azienda è attiva da anni nello sviluppo di soluzioni di stampa 3D in calcestruzzo per l’architettura, l’ingegneria civile e l’infrastruttura, e contribuisce al progetto mettendo a disposizione know-how e infrastrutture dedicate alla produzione di grandi elementi strutturali.
Fred. Olsen 1848, società che sviluppa tecnologie per l’eolico offshore e per sistemi di ormeggio, ha integrato l’ancora di gravità in calcestruzzo stampata in 3D nel proprio sistema di ormeggio Tension Buoy® per testarne il comportamento in condizioni operative reali. L’integrazione con una piattaforma di ormeggio già industrializzata consente di verificare non solo la capacità statica dell’ancora, ma anche l’interazione dinamica con il sistema di cavi, boe e galleggianti durante variazioni di carico, vento e livello dell’acqua.
Test in un ambiente a condizioni estreme controllate
Il bacino di Alto Rabagão è stato scelto come sito dimostrativo perché combina profondità d’acqua significative, variazioni stagionali del livello, venti elevati e condizioni invernali impegnative, creando un banco di prova particolarmente adatto per soluzioni di ancoraggio destinate a progetti galleggianti in ambienti complessi. L’installazione dell’ancora in scala reale nel laboratorio di solare galleggiante di EDP permette di monitorare la risposta del sistema senza i rischi tipici di un ambiente completamente offshore, ma con condizioni sufficientemente severe per validare il concetto.
Sperra, attraverso il responsabile Gravity Anchor Lead Mason Bell, ha evidenziato che il progetto dimostrativo rappresenta un passaggio importante verso la commercializzazione delle ancore di gravità in calcestruzzo stampate in 3D, perché dimostra che un’ancora progettata digitalmente può essere stampata, trasportata e installata in un contesto reale. Questo tipo di prova è fondamentale per sviluppatori di soluzioni galleggianti che cercano sistemi di ancoraggio più flessibili dal punto di vista progettuale, più locali dal punto di vista produttivo e competitivi in termini di costo complessivo.
Possibili sviluppi futuri: verso serie e nuovi mercati
Il progetto pilota si inserisce in un filone più ampio di ricerca e sviluppo su fondazioni e ancoraggi in calcestruzzo ottimizzati per l’eolico offshore galleggiante e per altre applicazioni marine. In Norvegia, ad esempio, il progetto BetongVIND si concentra sulla produzione in serie di fondazioni a gravità in calcestruzzo per turbine eoliche galleggianti, con l’obiettivo di incrementare il grado di automazione, ottimizzare l’uso di materiali e standardizzare le fasi di produzione e installazione.
Parallelamente, sono in corso lavori su tecnologie complementari come la stampa 3D di calcestruzzo sott’acqua, che potrebbe in futuro permettere di realizzare o riparare direttamente in situ elementi di ancoraggio, zoccoli di fondazione o barriere protettive senza necessità di grandi opere di drenaggio o strutture temporanee. Ricerca universitaria e industria, ad esempio in Australia con l’Università di Wollongong e Luyten 3D, stanno sperimentando sistemi di stampa 3D subacquea che utilizzano miscele di calcestruzzo specifiche senza acceleranti chimici, ampliando ulteriormente il ventaglio di soluzioni disponibili per infrastrutture marine e offshore.
