MILANO – Tra le rinnovabili, il fotovoltaico è il settore tecnologicamente più avanzato e nel quale la ricerca sta spostando ogni giorno più avanti i limiti. Ma anche l’eolico non è da meno e lo confermano le ultime ricerche che lasciano intuire spazi di miglioramento, anche in ambiti inaspettati.
LIDAR – Uno dei problemi con le turbine eoliche riguarda proprio la direzione del vento, che da un istante all’altro può modificare la direzione da dove spira facendo diminuire l’efficienza del sistema. Torben Mikkelsen, del Laboratorio nazionale danese per l'energia sostenibile Risø Dtu, ha completato il primo test mondiale di una turbina accoppiata a un anemometro laser, chiamato Lidar. «I risultati mostrano che con questo strumento è possibile prevedere la direzione del vento, le raffiche e le turbolenze». Grazie a un sistema che consente di modificare rapidamente l’inclinazione delle eliche dei rotori, in pratica creando le eliche-intelligenti (smart blades), la posizione delle turbine si mantiene sempre la più appropriata rispetto alla direzione e all’intensità del vento. Le turbine in questo modo possono incrementare del 5% la propria efficienza e durare più a lungo prima di essere sostituite. Soprattutto il sistema consente l’utilizzo di eliche più lunghe che permettono una maggiore efficienza. Per turbine da 4 megawatt , significa un aumento degli utili di oltre 26 mila euro all’anno. Secondo l’Agenzia danese dell’energia, se entro il 2025 il 10% delle turbine utilizzasse il sistema Lidar a eliche-intelligenti, le emissioni di anidride carbonica sarebbero ridotte di 25 mila tonnellate/anno.
SPAZIATURA – In un parco eolico, a quale distanza devono essere posizionate tra di loro le turbine in modo che la turbolenza creata da una non faccia diminuire l’efficienza delle altre? Charles Meneveau della Johns Hopkins University e Johan Meyers dell’Università di Lovanio hanno sviluppato un modello matematico per determinare la distanza ottimale: i pali devono essere fissati a una distanza pari a 15 diametri del rotore. Attualmente, invece, la distanza nei parchi eolici è mediamente di 7 diametri. I due studiosi hanno presentato i loro risultati lo scorso 23 novembre a un congresso a Long Beach della divisione di fluidodinamica della Società americana di fisica.
OFFSHORE - Un dato, quello della spaziatura, importante se si considera il prossimo sviluppo di campi eolici offshore posizionati a oltre 20 chilometri dalle coste. Infatti, secondo quanto sostenuto dagli esperti del progetto Orecca (Offshore Renewable Energy Conversion platforms Coordinated Action) - finanziato dall’Unione europea e al quale partecipano 28 industrie e centri di ricerca europei tra cui quattro italiani – l’eolico offshore (insieme all’energia da maree e correnti marine) è tecnicamente in grado di soddisfare l’intera futura domanda di energia in Europa. Un potenziale enorme, quindi, ma che ha un collo di bottiglia rappresentato dall’efficienza del trasporto via cavo dell’energia prodotta offshore fin sulla terraferma. Lo stesso problema che deve fronteggiare anche il progetto Desertec, i megaimpianti solari da posizionare nel Sahara per fornire energia fotovoltaica in Europa. Il sistema di trasporto migliore, cioè quello che subirebbe meno perdite di energia sulle lunghe distanze, è basato sull’utilizzo della corrente continua. Solo che l’intera rete elettrica europea ad alta tensione dalla fine dell’Ottocento si è basata sulla corrente alternata, in quanto all’epoca era la tecnologia migliore per trasportare corrente a elevato voltaggio con le minori perdite. Ora però la tecnologia attuale consente di ottenere risultati migliori con la corrente continua. Dal 1° settembre è operativo – per la durata di tre anni – un progetto europeo per lo studio di come diminuire le perdite di energia nelle stazioni a corrente continua.
ELICHE - Come si diceva, l’efficienza di una turbina eolica dipende dalle condizioni del vento e dall’angolazione. Ora però si sta studiando in dettaglio anche il flusso del vento sulle singole eliche in modo da migliorarne le prestazioni. Studi che sono in parte simili a quelli sulle ali degli aerei. Per diminuire la resistenza aerodinamica delle pale delle turbine – e di conseguenza anche il rumore da queste generato - all’Università del Minnesota hanno analizzato l’effetto prodotto da piccole scanalature di 40-225 micron sul rivestimento della superficie dell’elica ed è stato riscontrato un incremento dell’efficienza del 3% per una turbina di 2,5 MW. Simili scanalature impiegate nelle vele delle barche di Coppa America e sulle ali degli Airbus hanno portato a una diminuzione del 6% della resistenza aerodinamica.
IN ARIA – Un parco eolico a terra, magari formato da centinaia di pale, ha indubbiamente un impatto ambientale notevole, specie se è posizionato in una zona abitata o ad alto valore paesaggistico. Ma se le turbine galleggiassero in aria tramite palloni o aquiloni e fossero ancorate al suolo soltanto con i cavi che portano a terra l’energia prodotta? Fantascienza? La Nasa ha finanziato con 100 mila dollari studi di fattibilità di questi sistemi presso il Langley Research Center per turbine piazzate a 600, 3 mila e 9 mila metri di altezza. «A 600 metri», spiega Mark Moore, ingegnere aerospaziale a Langley, «la velocità del vento è tre volte maggiore di quella al suolo. E sappiamo che la produzione di energia è proporzionale al cubo della velocità del vento. Quindi a quell’altezza risulta pari a 27 volte quella ottenibile al suolo, a un’altitudine dove inoltre i venti sono più costanti. Se potessimo portare una turbina a 9 mila metri, in una corrente a getto che spira a 240 km all’ora, al posto di ottenere 500 watt per metro quadro di rotore, ne avremmo 20-40 mila al metro quadro e a un'intensità 50 volte maggiore». Il posto migliore per posizionare le turbine galleggianti sarebbe offshore, spiega Moore, a oltre 20 km dalle coste.
AGRICOLTURA – Tra le voci contrarie all’eolico ci sono quelle che sostengono che le pale non solo occupano terreno agricolo, ma danneggiano i raccolti. Due recenti studi americani dicono il contrario. Il professore di scienze dell’atmosfera Somnath Baidya Roy dell’Università dell’Illinois, in uno studio pubblicato in ottobre sulla rivista scientifica specializzata Pnas, dimostra che nelle immediate vicinanze dei parchi eolici il clima è un po’ più fresco durante il giorno e leggermente più caldo di notte rispetto alle aree limitrofe. Secondo Roy l’effetto è dovuto al rimescolamento degli strati d’aria sovrastanti grazie alla turbolenza generata dalle pale. In un altro studio condotto da Gene Takle e Julie Lundquist dell’Università del Colorado, presentato il 16 dicembre al convegno di San Francisco dell’Unione geofisica americana, nell’analisi effettuata sulle coltivazioni di mais e soia nelle zone centrali degli Stati Uniti si è notato che il microclima generato dalle pale eoliche migliora le coltivazioni in quanto previene le gelate primaverili e autunnali e, facendo diminuire la rugiada che inizia a depositarsi prima del tramonto, riduce l’azione dei funghi patogeni che crescono sulle foglie. E anche nel pieno della calura estiva, l’abbassamento di 2,5-3 gradi sopra le coltivazioni grazie alla turbolenza dovuta alle pale, può fare la differenza per le coltivazioni di mais.
