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Un pionieristico generatore «superconduttore» supporta turbine eoliche più leggere e potenti

I mulini a vento sfruttano l’energia eolica da migliaia di anni. La prima dimostrazione mondiale di un generatore superconduttivo applicato a una turbina eolica commerciale potrebbe rivoluzionare gli impianti eolici moderni.

Energia

Nel 1888, fu inventata la prima turbina eolica generatrice di elettricità, ma l’avvento delle linee elettriche e la nostra crescente dipendenza dai combustibili fossili relegò l’energia eolica sullo sfondo. Negli anni ’70, l’interesse è tornato ad aumentare al punto che nel 2015 la produzione globale di energia eolica rappresentava quasi il 4 % dell’energia generata a livello mondiale. L’energia eolica costituisce oggi un settore che vale 72 miliardi di EUR in Europa. Insieme all’interesse internazionale nei confronti dell’eolico, sta crescendo anche la richiesta di produzione energetica. La sfida consiste ora nel realizzare turbine più grandi e alte, senza incrementarne il peso né i costi. L’avanguardistico progetto EcoSwing, finanziato dall’UE, ha individuato una soluzione high tech riuscendo, per la prima volta in assoluto, a dimostrare il funzionamento di un generatore superconduttivo su una turbina eolica commerciale. Tale innovazione riduce significativamente il peso, mantenendo inalterata la produzione e offrendo benefici che aumentano in maniera proporzionale all’energia generata.

Interrompere il ciclo distruggendo lo stampo

Il progetto EcoSwing si prefigge di utilizzare dei superconduttori, materiali la cui resistenza al flusso di elettricità scompare con il raffreddamento, per sostituire i componenti tradizionalmente impiegati nei generatori elettrici delle turbine eoliche. Il coordinatore del progetto Jesper Hansen spiega: «Sebbene alcune macchine pilota su piccola scala (motori e generatori) siano già state convalidate in laboratorio, le dimostrazioni di macchinari superconduttivi adoperati in ambienti industriali sono ancora poche. Siamo stati i primi a progettare, costruire, installare e mettere in funzione un generatore superconduttivo in scala reale all’interno di una turbina eolica. Questo processo ci ha fornito intuizioni incredibili su come applicare questa tecnologia attraverso strumenti e capacità comuni». Il processo di scoperta ha portato a numerose rivelazioni, tra cui il fatto che il raffreddamento criogenico si è dimostrato più efficiente del previsto, quindi le macchine superconduttive future potrebbero richiedere un minore raffreddamento. Inoltre, malgrado le condizioni sfavorevoli, le bobine superconduttrici si sono rivelate più robuste rispetto alle stime durante il funzionamento. Il generatore superconduttivo EcoSwing offre una riduzione del peso pari al 25 % rispetto alle macchine di dimensioni simili dotate di magneti permanenti tradizionali. Hansen aggiunge: «Per le applicazioni su turbine superiori a 6 MW, le nostre proiezioni mostrano come i generatori elettrici superconduttivi possano fornire una tecnologia d’avanguardia efficiente in termini di costi, la cui competitività cresce con la produzione di energia». Il gruppo di ricerca ha osservato una riduzione del peso quasi doppia per i generatori inferiori a 10 MW. Come riconoscimento di questo pionieristico traguardo, Windpower Monthly ha assegnato la medaglia d’oro alla tecnologia EcoSwing, nominandola trasmissione dell’anno per il 2018.

Gettare le basi per una leadership europea nel campo della tecnologia dei generatori superconduttivi

Al termine del progetto, il generatore superconduttivo è stato dismesso e riposto in magazzino. Il partenariato del progetto EcoSwing si sta adoperando attivamente per approfondire e diffondere le conoscenze relative a questa tecnologia, al fine di incoraggiarne l’assimilazione e ottenere ulteriori finanziamenti. Hansen afferma che, grazie a EcoSwing, «il partner THEVA Dünnschichttechnik GmbH possiede uno stabilimento di produzione che, oltre a fornire fili superconduttori, è in grado di avvolgergli per creare delle bobine. Prima del nostro progetto, queste bobine e questa tecnologia non erano disponibili sul mercato europeo». Inoltre, aggiunge Hansen, «il partner Sumitomo Cryogenics of Europe, Ltd ha sviluppato il primo giunto rotante al mondo con raffreddamento a elio, un prodotto che funziona perfettamente». Una commercializzazione riuscita potrebbe favorire la diffusione delle tecnologie rinnovabili per la produzione di elettricità, ridurre il consumo di combustibili fossili e avvicinare l’Europa al raggiungimento dei suoi obiettivi di mitigazione del clima.

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