• Articolo , 4 aprile 2008
  • L’eolico è già nel futuro

  • L’integrazione dell’innovazione con il design è una straordinaria realtà già presente sul mercato della tecnologia eolica

L’ultimo rapporto del Global Wind Energy Council, presentato in questi giorni all’European Wind Energy Conference (EWEC), ha presentato un quadro in evoluzione: cifre in aumento per il mercato eolico globale che crescerà oltre il 155% entro il 2012, raggiungendo una capacità installata di 240 e una produzione elettrica pari a 500 TWh, (il 3% dei consumi elettrici globali). Con il settore in fermento è ovvio aspettarsi un avanzamento tecnologico corrispondente, in grado di rispondere alle aspettative e necessità del mercato. Così compaiono studi innovativi e prototipi originali che utilizzano design sempre più mirati a massimizzare la “cattura” del vento (come le pale che imitano la forma delle pinne delle megattere), con l’obiettivo di abbattere i limiti che la tecnologia eolica porta ancora con sé. Alcuni rimangono solo concetti dalla grafica futuristica, altri invece riescono a passare alla messa in opera ed a portarci più vicini all’agognata meta dell’indipendenza dai combustibili fossili.
È il caso delle Mixer/Ejector Wind Turbine (MEWT), le turbine eoliche nate dall’esperienza aerospaziale di FloDesign che proprio recentemente hanno ricevuto un finanziamento di 500 mila dollari facendo ben sperare per l’applicazione di questa tecnologia. Il sistema utilizza una turbina “incubata” a molte pale con profili alari inanellati, in grado di migliorare il flusso d’aria che la attraversa, aumentandone notevolmente l’efficienza di conversione elettrica. I punti di forza di questo nuovo progetto sono il diametro, del 50% inferiore rispetto ai generatori ad asse orizzontale tradizionali (HAWT – Horizontal Axis Wind Turbine), un rendimento superiore del 50% (a parità di diametro si parla di + 300-400% di energia elettrica prodotta) e minori costi di produzione di circa il 25-35%. Le minori dimensioni della turbina permettono di diminuire lo stress meccanico e quindi aumentarne la vita, inoltre le MEWT sono più robuste, più silenziose, e data la struttura anche più facilmente carenabili a protezione degli uccelli.
Hanno già trovato le loro prime applicazioni le 520H Aeroturbines, turbine eoliche della società statunitense Aereotecture, facilmente adattabili ai tetti dei palazzi nelle grandi città, grazie alla loro forma compatta. Possiedono una struttura elicoidale a doppio fulcro, ospitata all’interno di una gabbia di acciaio che con tranquillità può essere sottoposta ai venti più forti. Per ottenere la massima efficienza, l’asse di rotazione del 520H deve essere orientato perpendicolarmente alla direzione del vento dominante (cioè quello che soffia con maggior potenza) e deve essere installato almeno a 12 metri sopra il livello del suolo, al di sopra o lontano da alberi circostanti e altri ostacoli.
Tutto italiano è invece Kite Gen, il noto progetto di Massimo Ippolito, simile ad una grande “giostra”, che ora si presenta in una veste nuova. Il nuovo schema testa i limiti delle precedenti sperimentazioni: un anello di 20 Km di diametro da cui partono una serie di leggeri profili alari ad alta efficienza, che volano ad un’altezza di 10 Km. Cavi in materiale composito vincolano queste ali semirigide alla base, trasmettendo la trazione. Il cervello del progetto è un software che pilota automaticamente i profili alari ricevendo dati radio dai sensori avionici montati a bordo, in maniera che le traiettorie di volo possano essere controllate e normalmente dirette a massimizzare la produzione di energia. Questo immenso impianto troposferico è stato studiato per essere installato in mezzo al mare dove, anche in giornate non particolarmente ventose potrebbe generare una potenza di più di 60 GW, sfruttando fonti energetiche a quote irraggiungibili con le comuni turbine. I principali vantaggi in questo caso sono rappresentati dal “poco ingombro” se posto in relazione alla quantità di energia prodotta da una maggiore efficienza delle ali, il cui intero profilo vola a velocità di 70 – 80 m/s.
Di dimensioni ragguardevoli è anche la MagLev Wind Turbine, presentata all’inizio dell’estate 2007 in Cina al Wind Power Asia e attualmente ancora allo stato di concept. In questo caso la megaturbina sfrutta la lievitazione magnetica per funzionare: attraverso un Array Halbach, ovvero un magnete “full-permanent”, le pale orientate verticalmente sono sospese in aria al disopra della base, sostituendo i cuscinetti a sfera. L’assenza di parti meccaniche in movimento elimina l’attrito, in modo tale che solo l’1% della forza del vento venga dispersa per muovere le pale, mentre il restante 99% è convertito in energia pulita. Questo contribuisce a ridurre i costi di manutenzione e aumenta la durata della vita del generatore. MagLev Wind Turbine è teoricamente in grado di produrre fino ad 1 GW di potenza, al pari di 60 eliche tradizionali, presentando significativi vantaggi sia a livello economico (l’assenza di complessi meccanismi per allineare il rotore con la direzione del vento ne riduce il costo) sia dal punto di vista della variabilità della potenza elettrica prodotta: la turbina può, infatti, funzionare già con brezze leggere di soli 1,5 metri il secondo, ed è in grado di resistere anche a regimi più sostenuti da 40 metri al secondo (oltre 140 chilometri l’ora).
Parliamo invece di impianto off-shore nel caso di Selsam Superturbine. La maggiore complessità tecnologica per la costruzione degli impianti e i costi elevati di manutenzione, sono finora i maggiori svantaggi dell’eolico in mare, Selsam Superturbine abbassa i costi eliminando tutti gli inutili componenti che non contribuiscono direttamente alla generazione di energia. Ricorda una gigantesca canna da pesca che supporta più eliche disposte ad intervalli a spirale, o in linea. Il generatore è collegato attraverso un giunto universale, pertanto l’unità può flettersi senza ruotare. Questa innovazione elimina gli anelli collettori e le procedure di svolgimento dei cavi. I vantaggi sono molteplici: in primo luogo, l’asse è flessibile e resistente e nel corso di violente tempeste, queste turbine possono finire completamente sommerse dall’acqua senza subire danni, ed in secondo luogo, galleggiando vicino alla superficie formano un fulcro, con il peso dei rotori e dei semiassi bilanciato dalla forza del sistema di ancoraggio che spinge verso il basso. In più la minore componentistica abbassa il prezzo rispetto agli off shore finora sviluppati.