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lunedì 29 febbraio 2016

Turbine eoliche da 50 megawatt !!

Ispirati dal modo in cui le palme si muovono in presenza di venti forti, un gruppo di ricercatori della University of Virginia e Sandia National Laboratory stanno sviluppando una lunghissima pala eolica che potrebbe rendere possibile costruire turbine da 50 megawatt, molto al di sopra della potenza di quelle di oggi, che tendono a produrre solo due megawatt. Le nuove pale, progettate nell'ambito di un programma finanziato da U.S. Department of Energy per il programma ARPA-E, avrebbero una lunghezza di 200 metri ovvero 2,5 volte la lunghezza delle più lunghe lame disponibili in commercio oggi.

Negli ultimi anni l'industria eolica ha spostato la produzione verso pale sempre più lunghe, considerando i vantaggi che derivano  dalla semplice economia di scala: maggiore è il diametro del rotore (l'area circolare coperta dalle pale della turbina), più potenza può produrre un'unica torre eolica. Se le pale e la torre sono a buon mercato, il costo dell'energia elettrica va giù in conseguenza dell'allungamento delle pale.

Le superblades di Sandia si basano su concetti sviluppati da Eric Loth, un professore di ingegneria meccanica e aerospaziale che lavora presso l'Università della Virginia. Esse hanno una serie di articolazioni lungo la lunghezza che consentono loro di piegare in risposta alla forza del vento. Situate in poppa della torre (a differenza delle pale convenzionali, che sono di bolina), le pale avrebbero clinch come artigli di un rapace in condizioni di vento estremo per ridurre le forze che agiscono sulla turbina. In condizioni ottimali si estenderebbero per tutta la loro lunghezza. Sono particolarmente adatte per installazioni off-shore nelle zone soggette alla forza degli uragani, ma renderebbe possibile la produzione di energia economicamente sostenibile anche nelle regioni in cui i venti sono leggeri.

La forma del rotore si piega come artigli di un rapace in risposta alle mutevoli condizioni del vento.

Le pale più lunghe disponibili oggi sono di 80 metri e costruite in un unico segmento. Le lunghezze sono limitate, per ora, dalla logistica e dalle sfide a cui sottostanno per il trasporto: è difficile usare camion per spostare qualcosa che abbia decine di metri di lunghezza e parecchi metri di diametro.  

Con sede in Danimarca, Vestas ha recentemente iniziato a distribuire pale di 62 metri negli Stati Uniti. Il primo cliente è Duke Energy, che inizierà la costruzione di un nuovo parco eolico con le grandi pale in Oklahoma entro la fine dell'anno. Le pale saranno spedite dai porti lungo Costa del Golfo del Texas, trasportate per ferrovia a Oklahoma, e portate a destinazione sul sito che è tra più congestionati di traffico del paese.

Le pale segmentate, che consentono di facilitare il montaggio e il trasporto in loco, non sono nuove come concezione tra i produttori europei, tra cui Gamesa ed Enercon, ma non sono state ancora distribuite in numero consistente per la diffidenza che hanno i costruttori di centrali eoliche nei confronti di debolezze strutturali a lungo tempo delle pale rigide essendo sottoposte a forti sollecitazioni i cui piccoli difetti strutturali possono portare a guasti catastrofici.

Superati gli eventuali problemi di trasporto in situ, erigere torri del vento di oltre 120 metri di altezza rappresenta una sfida ulteriore, per il fatto che non esistono gru abbastanza alte. Produttori come Terex e Manitowoc stanno sviluppando gru realizzate apposta per le torri eoliche molto alte, ma non è chiaro se saranno mai abbastanza alte da installare qualcosa su una torre con un rotore a 400 metri. Nuove soluzioni stanno emergendo. Keystone Tower Systems, una startup con sede nel nord del Colorado, ha sviluppato un sistema per la formatura dei fogli di acciaio in un disegno a spirale avvolta in loco, eliminando il problema di trasporto di grandi torri con i camion. Ci sono anche ipotesi per i cosiddetti “climbing cranes”, una specie di ragni che salgono su mentre la torre cresce..

La prospettiva di pale con nuove tecnologie e materiali esotici più leggeri e più resistenti danno una buona speranza alla realizzazione di turbine eoliche supersized. Gigantesche centrali offshore come il London Array hanno probabilità di diventare comuni in futuro non sottostando alle limitazioni che hanno invece quelle sulla terra ferma.
Ci vorrà un decennio o più per la progettazione di Scandia per trovare la strada giusta per aprirsi al mercato, se mai lo farà, ma sono in cantiere anche i nuovi concetti più futuristici per pale estensibili verso l'esterno come un telescopio.

Fonte :  MIT Technology Review






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