Rinnovabili • sicurezza delle infrastrutture

Droni, 3D e sensori: la tecnologia di ENEA per la sicurezza delle infrastrutture

Le soluzioni tecnologiche innovative messe in campo da ENEA per garantire la sicurezza infrastrutture, prevedendo i rischi, gestendo la manutenzione ed evitando i crolli

sicurezza delle infrastrutture
Immagine creata con IA di Image Creator bing.com

Le soluzioni possono essere di supporto per la valutazione dello stato di salute delle infrastrutture 

(Rinnovabili.it) – Il crollo della trave a Firenze ha riacceso l’attenzione su un tema estremamente importante: il controllo, la prevenzione e la sicurezza delle grandi opere edilizie ed infrastrutturali. Se l’attenzione deve essere massima nella fase di cantiere, anche una volta completato l’intervento non ci possiamo permettere di abbassare la guardia, trascurando le successive fasi di monitoraggio indispensabili per evitare tragedie sia dovute ad un errore umano che ad un evento naturale estremo. Con l’obiettivo di assicurare la massima sicurezza delle infrastrutture l’ENEA ha messo in campo alcune delle soluzioni più innovative capaci di prevenire ogni genere di rischio. Modelli 3D, droni, piattaforme digitali, sensoristica, ma anche rilievi fotogrammetrici, sono solo alcune delle soluzioni per la sicurezza infrastrutturale possibili. 

Sviluppare un ‘indice di attenzione’ per una gerarchia della manutenzione

La ricerca è stata presentata in occasione del convegno “Ponti, viadotti, e gallerie esistenti: ricerca, innovazione e applicazioni” di Genova, organizzato dal Consorzio Fabre. Tra le altre novità presentate da ENEA anche un ‘indice di attenzione’ per individuare gli interventi di manutenzione. Il Consorzio Fabre, riunisce ENEA, Politecnici di Milano e Torino, Università di Perugia, Padova, Pisa, Camerino, Messina, della Campania “Luigi Vanvitelli” e “Sapienza” di Roma. E’ stato istituito con l’obiettivo di valutare lo stato di salute delle infrastrutture stradali del nostro Paese e sviluppare tecniche innovative per interventi di ripristino di ponti, viadotti e altre strutture. 

Rilevazioni satellitari e GIS

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Schermata della piattaforma CIPCast nella quale sono visualizzati i Permanent Scatterers (PS) InSAR in sovrapposizione sulla geolocalizzazione della rete stradale e dei ponti/viadotti. Si tratta di una tecnica che permette di ottenere numerosi punti di misura, ciascuno dei quali è caratterizzato da una serie temporale di spostamento con una accuratezza dell’ordine dei millimetri, utile per individuare processi deformativi del terreno (passati o in corso) e stimarne l’evoluzione nel tempo e nello spazio. Credits ENEA

In questo contesto, sono molte le attività di ricerca su cui è impegnata ENEA per assicurare la massima sicurezza delle infrastrutture. 

La piattaforma GIS-based CIPCast, ad esempio, permette il monitoraggio e l’analisi del rischio delle infrastrutture critiche. Lavorando sia in modalità operativa che simulativa, la piattaforma è in grado di “produrre scenari di danno atteso” sulla base della collocazione geografica degli elementi analizzati, delle loro vulnerabilità specifiche e in relazione al tipo di evento estremo previsto. Grazie al supporto di un’ampia banca dati territoriale inoltre, CIPCast combina i risultati dei modelli previsionali, dati provenienti da sensori e informazioni elaborate da immagini satellitari. Tutte queste informazioni, permettono di produrre lo scenario di rischio al quale sarà sottoposta l’infrastruttura e l’eventuale impatto che questo evento avrà sulla struttura.

“I dati satellitari possono essere utilizzati per analizzare e monitorare fenomeni di subsidenza o, più in generale, i movimenti lenti del terreno in prossimità di infrastrutture come ponti, viadotti ma anche edifici” ha evidenziato Maurizio Pollino, responsabile del Laboratorio ENEA di Analisi e protezione delle infrastrutture critiche. “Per quanto riguarda il monitoraggio in-situ, inoltre, è possibile installare un’adeguata rete di sensori per verificare in maniera continuativa lo stato di salute dell’opera e dei suoi componenti, fornire indicazioni, consentire lo sviluppo di applicazioni finalizzate all’allarme precoce e suggerire eventuali interventi di manutenzione”.

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Il ruolo dei droni nella prevenzione

Al ruolo del GIS e dei sensori si aggiungono poi le possibilità offerte dai droni. Questi dispositivi sono impiegati da ENEA per realizzare rilievi fotogrammetrici degli elementi infrastrutturali, riproducendo un modello 3D ad altissima risoluzione della costruzione indagata. In questo modo sarà molto più semplice e veloce la valutazione dello stato di salute e la sicurezza delle infrastrutture. Una volta compreso il problema infine, si potrà intervenire con una manutenzione mirata dell’infrastruttura, passando tutti i dati raccolti dal drone e dal rilievo, direttamente ai sistemi BIM degli ingegneri incaricati di attuare l’intervento.

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About Author / Alessia Bardi

Si è laureata al Politecnico di Milano inaugurando il primo corso di Architettura Ambientale della Facoltà. L’interesse verso la sostenibilità in tutte le sue forme è poi proseguito portandola per la tesi fino in India, Uganda e Galizia. Parallelamente alla carriera di Architetto ha avuto l’opportunità di collaborare con il quotidiano Rinnovabili.it scrivendo proprio di ciò che più l’appassiona. Una collaborazione che dura tutt’oggi come coordinatrice delle sezioni Greenbuilding e Smart City. Portando avanti la sua passione per l’arte, l’innovazione ed il disegno ha inoltre collaborato con un team creativo realizzando una linea di gioielli stampati in 3D.


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.