Pesci, fruste e parchi eolici 10 volte più efficienti

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Al Caltech, in un parco eolico sperimentale, si è riusciti ad ottenere un' efficienza in rapporto allo spazio usato dieci volte superiore ai parchi tradizionali. Il segreto in turbine ad asse orizzontale relativamente piccole, collocate in una disposizione ottimale, scoperta studiando i comportamenti dei banchi di pesci. Una nuova strada interessante per l'eolico.

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Sembra una piantagione di fruste per sbattere le uova, ma potrebbe essere il futuro dell’eolico. Un nuovo tipo di parco capace di moltiplicare per dieci il rendimento a parità di spazio, con conseguente riduzione dei costi e degli impatti ambientali. E’ il risultato di un lavoro di sperimentazione del California Institute of Technology (Caltech), descritto in uno studio pubblicato nel numero di luglio del Journal of Renewable and Sustainable Energy (vedi allegato).

Per l’eolico, è la sintesi, meglio preferire alle grandi pale ad asse orizzontale piccole turbine ad asse verticale, purchè posizionate in un maniera particolare, che si è scoperta grazie allo studio del nuoto dei banchi di pesci e del volo degli stormi di uccelli. Una conclusione che gli studiosi del Caltech, coordinati dal professor John Dabiri, hanno verificato con i dati di nuovo parco eolico sperimentale che ospita 24 turbine ad asse verticale alte circa 10 metri e con diametro di 1,2 metri (vedi immagine).

Nonostante i grandi progressi nel design delle turbine, è la premessa da cui sono partiti, i parchi eolici restano relativamente inefficienti. Le turbine ad asse orizzontale, quelle più diffuse, devono infatti essere installate a una certa distanza una dall’altra. Diversamente la turbolenza creata da ogni pala potrebbe compromettere le prestazioni delle vicine, sprecando così gran parte dell’energia del vento. La direzione seguita finora per ridurre queste perdite è stata principalmente quella di costruire turbine più alte e con pale più grandi. Ma questo, spiega Dabiri, pone diverse controindicazioni: costi e problemi ingegneristici maggiori (si pensi anche solo al trasporto delle “super pale”) e un più grande impatto ambientale.

La linea di evoluzione su cui hanno lavorato al Caltech invece si concentra, più che sull’evoluzione delle macchine, su quella della loro disposizione in rapporto al flusso dell’aria (si veda la presentazione in allegato). Obiettivo: massimizzare la resa energetica ad altezze più vicine al suolo sfruttando al meglio lo spazio. Con le giuste turbine disposte nel giusto modo, spiegano, si può ottenere più energia senza bisogno di espandere il parco in altezza e in larghezza.

L’ideale per questi parchi sono appunto le macchine con asse verticale, che possono essere installate molto vicine l’una all’altra. Una delle scoperte fatta dal team di Dabiri, e che deriva dallo studio della formazione dei banchi di pesci, è che in questo tipo di parco l’efficienza di ogni turbina aumenta se la vicina gira in senso opposto. La distanza ideale tra una e l’altra, sperimentata sul campo cambiandone la dispozione, è di 4 diametri, ossia circa 5 metri. Per dare un’idea in un parco con macchine ad asse orizzontale, quelle che siamo più abituati a vedere, per annullare le interferenze dovute alla turbolenza servirebbero 20 diametri tra una pala e l’altra: per le turbine giganti verso cui ci si sta indirizzando si dovrebbe installare ogni aerogeneratore ad almeno 1,5 km dal vicino. Chiaro come l’efficienza in rapporto allo spazio occupato del parco sperimentale del Caltech sia rivoluzionaria: dai 21 ai 47 watt a metro quadro, contro i 2-3 dei parchi tradizionali con turbine ad asse verticale.

Ora i prossimi passi, spiega Dabiri, saranno aumentare la scala dei parchi sperimentali e lavorare sul design di queste turbine ad asse verticale. Insomma, siamo ancora all’inizio, ma, in un mondo in cui l’eolico dovrà fare i conti sempre di più con i limiti al consumo di territorio, la strada tracciata da questa “piantagione di fruste per le uova” californiana potrebbe essere di quelle che portano lontano.

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