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Le pale eoliche del futuro saranno elastiche ... come le ali degli insetti

Turbine flessibili e capaci di adattarsi alle mutevoli condizioni del vento, riuscendo a produrre fino al 35% di energia in più: le prime sperimentazioni sull’eolico bio-mimetico, ispirato alla natura, mostrano un notevole potenziale di crescita tecnologica. Dalle ipotesi scientifiche alla realtà?

Se fossero gli insetti a insegnarci come costruire le turbine eoliche del futuro? Qualche scienziato ci crede a tal punto da aver pubblicato uno studio sulle pale elastiche, in grado di adattarsi alla variabilità del vento, proprio come fanno gli insetti quando volano.

La ricerca francese "Bioinspired turbine blades offer new perspectives for wind energy" (documento riservato agli abbonati a QualEnergia.it PRO) un esempio di progettazione totalmente ispirata alla natura.

Senza addentrarci nei complessi calcoli delle sperimentazioni, condotte su un piccolissimo modello di rotore a tre pale flessibili, è interessante osservare come la bio-mimesi possa contribuire a esplorare nuove soluzioni nelle fonti rinnovabili.

Le caratteristiche delle turbine attuali, evidenzia lo studio, limitano fortemente l’efficienza globale dei parchi eolici, perché i generatori funzionano bene solo in un ventaglio piuttosto ristretto di condizioni di ventosità. Questo problema è al centro dello sviluppo tecnologico.

I progettisti cercano continuamente di ottimizzare il rendimento complessivo delle macchine, anche in siti con venti più deboli e incostanti, grazie per esempio all’aumento delle dimensioni di pale e rotori (vedi anche QualEnergia.it) in modo da “catturare” più energia.

Difatti, si parla spesso di “gigantismo” delle pale eoliche di nuova generazione, con potenze che arrivano già oggi a 6-7 MW soprattutto per le installazioni offshore.

Nel nostro caso, invece, i ricercatori hanno studiato il comportamento degli insetti in volo e i movimenti delle piante.

Sia le ali che le foglie, si legge nella sintesi dello studio, hanno strutture elastiche e slanciate che permettono alle piante di piegarsi quando sono colpite dal vento, riducendo la resistenza aerodinamica e il rischio di rotture, mentre gli insetti sfruttano questa flessibilità per imprimere spinte e accelerazioni alle loro traiettorie, senza consumare più energia di quella richiesta normalmente.

Le turbine eoliche, al contrario, hanno una scarsa capacità di adattamento. Dopo aver configurato una serie di parametri (orientamento, coefficienti aerodinamici e così via) in base alla ventosità prevalente nel sito scelto per l’installazione, gli aerogeneratori ottengono la massima resa solo in determinate circostanze.

Se il vento soffia con maggiore o minore velocità, rispetto ai dati ottimali calcolati dai progettisti, l’efficienza degli impianti cala notevolmente.

La produzione di energia, osservano i ricercatori, si riduce moltissimo quando l’impostazione operativa delle turbine non corrisponde alle condizioni reali (c’è troppo vento, o troppo poco, o incostante). Si può eliminare in parte l’inconveniente, ad esempio, con controlli motorizzati degli angoli d’inclinazione delle pale.

Oppure, come sostengono gli autori dello studio sull’eolico bio-mimetico, si possono sviluppare pale con un certo grado di elasticità, che si riconfigurano autonomamente con meccanismi passivi, quindi senza consumare energia, secondo l’intensità e la direzione del vento.

I risultati sperimentali mostrano che le turbine flessibili-riconfiguranti potrebbero produrre fino al 35% di elettricità in più, in confronto alle turbine tradizionali.

Vedremo se questi calcoli e modelli usciranno dai laboratori e troveranno applicazioni concrete. Per ora dobbiamo accontentarci di test abbastanza limitati e fidarci delle intuizioni scientifiche.

Il seguente documento è riservato agli abbonati a QualEnergia.it PRO:

Lo studio

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