Pale eoliche più leggere per un’energia meno costosa L’energia eolica dispone di un elevato potenziale per fungere da fonte di energia rinnovabile, ma la tecnologia applicata alle pale potrebbe limitarne la crescita. Un team di ricercatori ha sviluppato pale più leggere per le turbine eoliche servendosi di materiali compositi con l’obiettivo di produrre energia eolica pulita in modo più efficiente. Energia © Ppictures, Shutterstock Le pale delle turbine eoliche di grandi dimensioni, ovvero che vanno dai 60 ai 100 metri di lunghezza, sono molto richieste in quanto riescono a catturare una maggiore quantità di energia, il che le rende più redditizie dal punto di vista economico in particolare per applicazioni in mare aperto, dove l’energia eolica sta registrando un alto tasso di crescita. Questo incremento nell’impiego di turbine più grandi comporta la progressiva eliminazione delle pale per turbine eoliche più piccole, essendo le prime più efficienti e in grado di ridurre i costi associati alla produzione di energia. «Raddoppiando la lunghezza delle pale, l’energia catturata viene quadruplicata», afferma Tomas Flanagan, coordinatore del progetto PowderBlade. «Ciò implica una grande sfida per chi lavora allo sviluppo dei materiali, in quanto l’estensione della lunghezza di una pala ne aumenta enormemente la massa: raddoppiandola, infatti, l’incremento di peso che ne deriva è di circa otto volte superiore». Di conseguenza, ridurre il peso delle pale è divenuta una priorità assoluta nella loro progettazione. Essa, a livello strutturale, è strettamente legata al metodo di fabbricazione: per produrre una pala affidabile ed efficace in termini di costi, infatti, è necessario prendere in considerazione entrambi questi aspetti. Il progetto PowderBlade, finanziato dall’UE, si è prefisso di diminuire i costi e il peso delle pale eoliche di grandi dimensioni e di ridurre i costi associati alla produzione di energia. Il progetto si è avvalso della tecnologia C-PET (Composite Powder Epoxy Technology, ovvero tecnologia composita con polvere epossidica) quale nuova soluzione per affrontare le sfide industriali legate alla realizzazione di pale eoliche meno pesanti, di maggiori dimensioni e più efficienti. Una pala più resistente con costi minori PowderBlade si è prefisso di utilizzare la C-PET al fine di massimizzare la resistenza delle pale eoliche, riducendo così i loro costi di produzione del 20 %. Il team ha testato laminati compositi basati su questa tecnologia ottenendo risultati che hanno messo in evidenza i numerosi benefici apportati dai materiali in polvere epossidica, tra cui migliori prestazioni meccaniche rispetto ai processi di produzione concorrenti. I ricercatori del progetto hanno inoltre sviluppato la progettazione di una pala ibrida in carbonio e vetro della lunghezza di 60 metri più leggera rispetto a quelle esistenti grazie alle migliori proprietà meccaniche che caratterizzano la C-PET. Produrre pale di grandi dimensioni in poco tempo Il team di PowderBlade si è proposto di ridurre a un massimo di 24 ore i tempi necessari a produrre una grande pala di 100 metri, un obiettivo possibile grazie all’impiego della costruzione mediante la miscela ibrida di carbonio e vetro e la polvere epossidica. I ricercatori hanno fabbricato i componenti dimostrativi utilizzando la C-PET con un tempo di ciclo pari a 6 ore per le fasi di riscaldamento, indurimento e raffreddamento di uno spesso laminato realizzato mediante il materiale in polvere epossidica. Così facendo, essi sono stati in grado di dimostrare che è possibile produrre una pala di grandi dimensioni in sole 8 ore, un grande miglioramento rispetto allo standard industriale che si aggira sulle 24 ore. Creare un prodotto commerciale Per commercializzare il proprio processo di fabbricazione e i prodotti realizzati, il team di PowderBlade ha sviluppato il sistema energetico RivGen, una turbina marina elicoidale dotata di pale in fibra di carbonio e montanti in fibra di vetro. «Il sistema energetico RivGen rappresenta un grande passo avanti per il futuro della sostenibilità», spiega Flanagan. Il sistema è stato installato sul fiume Kvichak a Igiugig, in Alaska, allo scopo di fornire elettricità a questa comunità remota. «L’obiettivo a breve termine è quello di commercializzare la tecnologia dei materiali innovativi in una pala di 60 metri. La convalida a livello di mercato e commerciale di tale tecnica ne consentirà successivamente l’impiego in pale ancora più lunghe, con un’estensione di fino a 100 m», afferma Flanagan. «I piani futuri riguardano la ricerca e lo sviluppo della tecnologia per applicazioni in altri settori, tra cui imbarcazioni, automobili, recipienti a pressione, ponti compositi e persino applicazioni aerospaziali». Parole chiave PowderBlade, composito, pale eoliche, energia eolica, tecnologia composita con polvere epossidica
