Ridisegnare le turbine eoliche galleggianti: negli USA “perdono” la torre

Grazie ad un nuovo software di progettazione gli scienziati dei Sandia National Laboratories hanno riadattato il design degli aerogeneratori offshore senza fondamenta fisse. Il risultato? Impianti più compatti e meno costosi

innovative turbine eoliche galleggianti
oto storica della turbina eolica sperimentale di 34 metri di diametro ad asse verticale dei Sandia National Laboratories costruita in Texas negli anni ’80. Credits: Sandia National Laboratories

 Pale eoliche tese come tiranti per le innovative turbine eoliche galleggianti che non temono gli eventi estremi

(Rinnovabili.it) – Sfruttare i venti che soffiano a largo delle coste richiede impianti progettati ad hoc; aerogeneratori in grado di resistere a condizioni avverse e adattarsi rapidamente alle mutevoli condizioni offshore. Garantendo nel contempo la massima produzione energetica possibile. Per raggiungere questo obiettivo gli ingegneri dei Sandia National Laboratories, negli Stati Uniti, hanno realizzato un software di progettazione funzionale con cui ottimizzare il design di innovative turbine eoliche galleggianti.

Il progetto è partito da un’idea del responsabile tecnico Brandon Ennis. Lo scienziato ha immaginato di portare sull’acqua una nuova generazione di aerogeneratori privi della classica torre, più compatta ed economica.  In realtà il modello di riferimento non rappresenta una novità. Si tratta del Darrieus, un tipo di turbina ad asse verticale costituita da una serie di pale curve a profilo aerodinamico, montate su un albero o struttura rotante.

Rispetto alle classiche unità a tre pale e asse orizzontale, questi sistemi possiedono un baricentro più basso e offrono una leggerezza maggiore. Che in termini economici si traduce in un minore investimento iniziale. Inoltre possono catturare il vento da ogni direzione. Ma portare queste turbine in mare rappresenta una sfida, a causa di una serie di svantaggi. Primo fra tutti, la difficoltà di proteggere la macchina da forti raffiche o tempeste. È qui che entra in gioco il nuovo software.

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Il software di progettazione per l’eolico ad asse verticale

eolico offshore
Design innovativo dei Sandia National Laboratories per l’eolico offshore. (Illustrazione di Brent Haglund)

“Per realizzare il nostro sistema di turbine eoliche galleggianti, avevamo bisogno di uno strumento di progettazione in grado di simulare il vento, le onde, l’elasticità delle pale, il movimento della piattaforma e i controller”, ha affermato Ennis. Gli ingegneri Kevin Moore, Ryan Coe e Michael Devin dei Sandia hanno ha lavorato all’integrazione di algoritmi fisici, migliorando la precisione e la velocità degli stessi. E convalidando lo strumento attraverso i dati di una turbina eolica ad asse verticale di 34 metri di diametro costruita dagli stessi laboratori negli anni ’80.

Il software – si legge in una nota stampa – può essere utilizzato per modellare e ottimizzare qualsiasi aerogeneratore ad asse verticale, indipendentemente dal fatto che abbia una torre tradizionale o tiranti tesi, come nel caso del modello proposto da Ennis. E oggi il team è impegnato a progettare l’intero sistema, ossia turbina, piattaforma e controllo con l’obiettivo di ridurre sia il costo dell’impianto che quello dell’energia prodotta.

Il design Sandia sostituisce la torre verticale centrale con tiranti tesi, che possono essere accorciati o allungati per adattarsi alle mutevoli condizioni del vento per massimizzare la cattura di energia controllando la deformazione. Inoltre, la sostituzione dell’albero con i cavi riduce ulteriormente il peso dell’unità, consentendo alla piattaforma galleggiante di essere ancora più piccola e meno costosa. Gli scienziati sperano di avere un progetto ottimizzato di un impianto entro la fine dell’anno.

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