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Creata la “Città girasole” per aumentare l’energia prodotta da tetti e facciate fotovoltaiche

Un modello di pianificazione urbana rivoluzionario, ispirato ai semi del girasole per massimizzare l’energia solare prodotta dai tetti e dalla facciate fotovoltaiche anche in luoghi geografici dove la radiazione solare è molto bassa

facciate fotovoltaiche
Foto di CHUTTERSNAP su Unsplash

Nel modello sviluppato dai ricercatori dell’Università di Sharjah la produzione della facciata fotovoltaica aumenta del 12%

(Rinnovabili.it) – E se al posto della classica pianificazione urbana della città secondo un disegno radiale o a griglia, passassimo invece ad un design ispirato alla natura  capace di massimizzare l’energia prodotta dai tetti e dalle facciate fotovoltaiche? Il risultato potrebbe essere una “Città Girasole”. A questa rivoluzione urbanistica è giunto il team di ricerca del professor Ammar AT Alkhalidi dell’Università di Sharjah, intenzionato a sviluppare un nuovo modello di città capace di garantire il massimo utilizzo dell’energia, anche in Paesi a bassa radiazione solare. 

Pianificazione ispirata ai semi di girasole

“La nostra nuova pianta della città somiglia molto alla distribuzione dei semi di girasole”, commenta il dottor Ammar AT Alkhalidi illustrando la corolla di un girasole naturalmente costituita  da una serie di spirali che seguono la sequenza di Fibonacci. Nello studio, pubblicato sulla rivista Renewable Energy Focus, il team assicura di aver trovato un modello urbano pronto a rivoluzionare la pianificazione territoriale, aprendo una nuova era composta da “città girasole”. Perché questa soluzione dovrebbe soppiantare l’urbanistica a cui siamo abituati? 

Secondo lo studio dei ricercatori, disporre le case seguendo l’orientamento dei semi di girasole, permetterebbe di aumentare la produzione dei tetti solari del 4% e quella delle facciate fotovoltaiche del 12%. Non solo. Questo tipo di pianificazione urbana, aumenterebbe anche i livelli di privacy, creando città autosufficienti dal punto di vista energetico, ma anche confortevoli per gli abitanti. 

Dalla teoria alla pratica 

Gli scienziati di Ammar AT Alkhalidi hanno preso quali casi studio una serie di città nel mondo dove la radiazione solare è particolarmente bassa. Anziché utilizzare come unico parametro la zona climatica, il team ha sviluppato il modello urbano anche in base alla lunghezza delle ombre da un edificio all’altro. Ovvero i punti “morti” nei quali si riduce la produzione dell’impianto fotovoltaico. Nelle città girasole invece, la radiazione è sempre massima, mantenendo comunque una forma parallelepipeda per gli edifici, senza doverne stravolgere il volume. Adattando gli sviluppi urbani futuri a questo modello, la produzione solare da tetti e facciate fotovoltaiche sarebbe davvero in grado di  contrastare gli effetti del cambiamento climatico, riducendo la necessità di energia fossile.

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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.