Nuovi modelli di turbine eoliche modulari: alla ricerca di un vento più forte
Il progetto HYPER TOWER, finanziato dall’UE e intrapreso con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie, ha proposto un’innovativa configurazione per una torre di turbina eolica autoinnalzante assemblata con travi. Invece delle tradizionali torri tubolari in acciaio, la nuova progettazione utilizza tralicci, supporti a graticcio che possono essere facilmente caricati all’interno di normali camion e assemblati alla destinazione finale attraverso gru di piccole dimensioni. Le gru di piccole dimensioni offrono un ovvio vantaggio rispetto alle loro controparti più grandi: oltre a essere convenienti e semplici da trovare, esse limitano l’uso di gru più grandi solo per il montaggio di gondola e pale. Oltre a rendere il trasporto più semplice, queste torri modulari di turbine eoliche riducono i costi attraverso la minor richiesta di materiale di acciaio. Esse possono inoltre essere costruite di qualsiasi altezza e larghezza.
Più grande significa più verde
Una tendenza popolare nello stile di vita sostenibile è l’adozione del piccolo: vivere in un appartamento piccolo, guidare una macchina piccola e avere generalmente una piccola impronta di carbonio. Tuttavia, la matematica delle turbine eoliche è tangibilmente diversa: maggiore è l’altezza della torre eolica, più ecologica è l’energia. I ricercatori hanno mobilitato un approccio su due fronti per produrre più energia dal vento. Il primo implica l’utilizzo di pale più grandi che coprano un’area maggiore e aumentino dunque la produzione totale potenziale. Il secondo consiste nell’aumentare l’altezza della turbina eolica: collocare le pale a un’altezza maggiore dove, il vento soffia in maniera più stabile, aiuta ad aumentare il fattore di capacità della turbina. «Il nostro progetto ha affrontato la sfida di rendere le turbine eoliche più efficienti. Gli ingegneri civili devono continuamente confrontarsi con la costruzione di strutture più alte e l’utilizzo di minor materiale per ridurre i costi del budget del progetto, il tutto mentre camminano sul filo del rasoio della riduzione del consumo energetico nei processi di montaggio e fabbricazione», spiega Nafsika Stavridou, la borsista Marie Skłodowska-Curie che ha condotto le ricerche. Inoltre, la costruzione di strutture alte e snelle richiede ricerche complesse per affrontare i complicati fenomeni di dinamica strutturale che possono condurre al collasso della torre nel caso di eventi climatici estremi.
Uscire dagli schemi nella forma delle turbine eoliche
La principale innovazione introdotta da HYPER TOWER nello sviluppo dell’energia eolica è la sostituzione della tradizionale torre tubolare in acciaio con una struttura a traliccio. «La torre tubolare in acciaio è certamente una struttura robusta, ma la quantità totale di acciaio richiesta è significativamente maggiore rispetto alle strutture a traliccio», spiega Stavridou. I ricercatori hanno esaminato un totale di 182 soluzioni a traliccio di forme sia quadrate che esagonali e dimostrato che possono sostenere grandi carichi impiegando molto meno materiale. Rispetto a una struttura tubolare della stessa altezza, il peso totale di una torre di 76 m è del 22,5 % in meno quando si modella una torre esagonale a traliccio e del 40 % in meno nel caso di una torre quadrata a traliccio. «L’ovvio beneficio è una riduzione del 40 % nei materiali utilizzati per la costruzione della torre e del 50 % nei materiali utilizzati per la costruzione delle fondamenta», aggiunge Stavridou. Il lavoro numerico e sperimentale condotto da HYPER TOWER contribuisce ad affrontare tutte le sfide associate alle attuali torri di turbine eoliche. Esso illustra il percorso per lo sviluppo di torri più alte e larghe rispetto alle generazioni precedenti, attraverso una progettazione modulare di travi che massimizza l’efficienza, riduce i costi e migliora la forza delle torri delle turbine.
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HYPER TOWER, turbina eolica, torre a traliccio, trave, torre tubolare in acciaio, progettazione di turbine
