Rinnovabili • raccolta-energia oceanica

Un nanogeneratore ispirato alle alghe per la raccolta dell’energia oceanica

Sviluppato da un team della Dalian Maritime University l'apparecchio sfrutta l'effetto triboelettrico per trasformare l'energia delle piccole onde in elettricità

raccolta-energia oceanica
Foto di akitada31 da Pixabay

Nuovi progetti per la raccolta dell’energia oceanica su piccola scala

(Rinnovabili.it) – La raccolta dell’energia oceanica per produrre elettricità pulita ha da tempo una sua nicchia nel mercato delle rinnovabili. Tuttavia molti degli impianti attivi o in fase di studio sono pensati per generare in mare energia da portare a terra. È questo, ad esempio, l’obiettivo dei grandi impianti eolici offshore, dei generatori a colonna d’acqua, delle turbine subacquee, delle centrali a laguna, delle dighe di marea e persino del nuovo fotovoltaico galleggiante.

Ma esistono anche soluzioni su scala ridotta realizzate per alimentare direttamente i dispositivi marini. In molte zone costiere, sono presenti reti di sensori subacquei che raccolgono quotidianamente informazioni su correnti d’acqua, maree e qualità dell’acqua; con l’obiettivo di aiutare la navigazione e monitorare lo stato di salute dell’ambiente. Questa sorta di “Internet delle cose acquatico” ha bisogno di batterie che, di tanto in tanto, vanno sostituite. Un’operazione che richiede tempo e denaro. 

Una delle alternative più interessanti sta nella raccolta dell’energia oceanica. Strumento in grado di assicurare una fonte di alimentazione pulita e continua. Allo stato attuale, tuttavia, gli impianti risultano poco efficienti con le correnti sottomarine. Un’alternativa più promettente sono i nanogeneratori triboelettrici (TENG), dispositivi in grado di sfruttare anche le onde a bassa frequenza e bassa ampiezza. In questo contesto si inserisce il lavoro degli scienziati della Dalian Maritime University, in Cina. Un team di ingegneri ha messo a punto un dispositivo TENG sottomarino per la raccolta di energia oceanica che si inspira al movimento delle alghe.

In questo particolare apparecchio, una sottile base di materiale spugnoso poroso è inserito tra una coppia di strisce (38 x 76 mm) composte due diversi polimeri. Queste strisce sono entrambe rivestite con un inchiostro conduttivo. Il tutto è sigillato con nastro impermeabile. il movimento dell’acqua fa scorrere i due polimeri generando lo spostamento di cariche e quindi una corrente elettrica. Nei test di laboratorio è stato dimostrato che più TENG potrebbero essere utilizzati per alimentare in maniera continua dispositivi come i sensori ambientali marini. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista ACS Nano (testo in inglese).

Rinnovabili •
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.


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.

leggi anche Ragni giganti in metallo per l’installare l’eolico offshore

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.

leggi anche Il primo parco eolico galleggiante d’Italia ottiene l’autorizzazione

Rinnovabili •
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.