Rinnovabili • Satellite di legno: LignoSat supera tutti i test nello spazio

Il Giappone metterà in orbita il 1° satellite di legno al mondo

Il prototipo assemblato dall’università di Kyoto e da Sumitomo Forestry non ha riportato quasi alcun danno dopo 12 mesi sulla ISS e l’esposizione alla radiazione solare e alle condizioni tipiche dell’orbita spaziale. Assenza di ossigeno e di organismi che lo possono far marcire, i fattori che candidano il legno a materiale sostenibile per i satelliti del futuro

Satellite di legno: LignoSat supera tutti i test nello spazio
crediti: Kyoto universiy

Il satellite di legno ha resistito un anno nello spazio senza subire danni

(Rinnovabili.it) – Il Giappone sta per mettere in orbita il primo satellite di legno al mondo dopo una fase di test durata un anno presso la stazione spaziale internazionale (ISS). Prova superata a pieni voti per il satellite: il legno di magnolia di cui è costituito, infatti, si è dimostrato super resistente alle condizioni extra-atmosferiche, come previsto dai suoi ideatori dell’università di Kyoto. L’assenza di ossigeno e di organismi viventi che ne innescano il processo di marcescenza permette al legno di superare indenne la prova dello spazio.

Satelliti di legno contro i rifiuti spaziali

Dietro il tentativo di testare diversi materiali biodegradabili come alternative ai metalli tradizionalmente impiegati per la costruzione di satelliti c’è il tema del danno causato dai rifiuti spaziali. “Tutti i satelliti che rientrano nell’atmosfera terrestre bruciano e creano minuscole particelle di allumina, che galleggeranno nell’alta atmosfera per molti anni”, spiega Takao Doi, un ingegnere spaziale all’università di Kyoto. Queste particelle, secondo alcuni studi recenti, potrebbero danneggiare lo strato di ozono. “Alla fine, influenzerà l’ambiente della Terra”.

Anche perché di rifiuti spaziali, nei prossimi anni, ce ne saranno sempre di più. Solo nell’orbita bassa, nel 2022, i frammenti più grandi di 10 cm erano già oltre 36mila. Quelli più piccoli, probabilmente, circa 1 milione. Oltre a rilasciare particelle che possono interferire con il sistema climatico terrestre, anche restando in orbita creano problemi di inquinamento luminoso (che, oltre a impedirci di vedere il cielo stellato da terra, compromettono la ricerca astronomica).

L’idea di puntare sui satelliti di legno potrebbe risolvere questi problemi. Il prototipo assemblato dai ricercatori dell’università di Kyoto e dall’azienda Sumitomo Forestry, battezzato LignoSat, è stato prima testato in laboratorio e sottoposto a condizioni simili a quelle presenti nello spazio. Poi è stata la volta della prova in condizioni reali. Il satellite di legno, grande all’incirca come una mano, è stato portato sulla ISS ed esposto a radiazione solare e alle condizioni che troverà in orbita. Il legno di magnolia si è dimostrato il più resistente tra le essenze testate.


Rinnovabili • Turbine eoliche ad asse verticale

Turbine eoliche ad asse verticale, efficienza migliorata del 200%

Dall'EPFL svizzero il primo studio che applica un algoritmo di apprendimento automatico alla progettazione della pale delle turbine VAWT

Turbine eoliche ad asse verticale
via depositphotos

Nuovi progressi per le turbine eoliche ad asse verticale

Un aumento dell’efficienza del 200% e una riduzione delle vibrazioni del 70%. Questi due dei grandi risultati raggiunti nel campo delle turbine eoliche ad asse verticale,  presso l’UNFoLD, il laboratorio di diagnostica del flusso instabile della Scuola Politecnica Federale di Losanna (EPFL). Il merito va a Sébastien Le Fouest e Karen Mulleners che, in un’anteprima mondiale hanno migliorato questa specifica tecnologia impiegando un algoritmo di apprendimento automatico.

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Turbine eoliche VAWT, vantaggi e svantaggi

Si tratta di un progresso a lungo atteso dal comparto. Le turbine eoliche ad asse verticale o VAWT per usare l’acronimo inglese di “Vertical-axis wind turbines” offrono sulla carta diversi vantaggi rispetto ai classici aerogeneratori ad asse orizzontale. Ruotando attorno ad un asse ortogonale al flusso in entrata, il loro lavoro risulta indipendente dalla direzione del vento, permettendogli di funzionare bene anche nei flussi d’aria urbani. Inoltre offrono un design più compatto e operano a frequenze di rotazione più basse, il che riduce significativamente il rumore e il rischio di collisione con uccelli e altri animali volanti. E ancora: le parti meccaniche della trasmissione possono essere posizionate vicino al suolo, facilitando la manutenzione e riducendo i carichi strutturali.

Perché allora non sono la scelta dominante sul mercato eolico? Come spiega lo stesso Le Fouest, si tratta di un problema ingegneristico: le VAWT funzionano bene solo con un flusso d’aria moderato e continuo. “Una forte raffica aumenta l’angolo tra il flusso d’aria e la pala, formando un vortice in un fenomeno chiamato stallo dinamico. Questi vortici creano carichi strutturali transitori che le pale non possono sopportare“, scrive Celia Luterbacher sul sito dell’EPFL.

Energia eolica e algoritmi genetici

Per aumentare la resistenza, i ricercatori hanno cercato di individuare profili di inclinazione ottimali.  Il lavoro è iniziato montando dei sensori, direttamente su una turbina in scala ridotta, a sua volta accoppiata ad un ottimizzatore funzionante con algoritmi genetici di apprendimento. Di cosa si tratta? Di una particolare tipologia di algoritmi euristici basati sul principio della selezione naturale.

Quindi muovendo la pala avanti e indietro con angoli, velocità e ampiezze diverse, hanno generato una serie di profili di inclinazione. “Come in un processo evolutivo, l’algoritmo ha selezionato i profili più efficienti e robusti e ha ricombinato i loro tratti per generare una ‘progenie’ nuova e migliorata”. Questo approccio ha permesso a Le Fouest e Mulleners non solo di identificare due serie di profili di passo che contribuiscono a migliorare significativamente l’efficienza e la robustezza della macchina, ma anche di trasformare la più grande debolezza delle turbine eoliche ad asse verticale in un punto di forza. I risultati sono riportati su un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.