La prossima speranza dell'energia eolica: lame lunghe quanto due campi da calcio

Ispirandosi al modo in cui le palme si muovono con vento forte, un gruppo di ricercatori dell'Università della Virginia e del Sandia National Laboratory stanno sviluppando una pala di turbina eolica estremamente lunga che potrebbe consentire di costruire turbine da 50 megawatt, ben oltre la potenza di oggi , che tendono a produrre solo due megawatt. Le lame, progettate nell'ambito di un programma finanziato dal programma ARPA-E del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, sarebbero lunghe 200 metri, 2,5 volte la lunghezza delle lame più lunghe oggi disponibili in commercio.

Negli ultimi anni l'industria eolica si è spostata verso pale sempre più lunghe, spinta da semplici economie di scala: maggiore è il diametro del rotore (l'area circolare percorsa dalle pale della turbina), maggiore è la potenza che una singola torre eolica può produrre. Se le lame possono essere realizzate e la torre eretta a buon mercato, il costo dell'elettricità diminuisce man mano che le lame si allungano.

Anche nelle vaste Grandi Pianure, trasportare enormi pale di turbine su strada è un'impresa rischiosa.

Le superlame Sandia si basano su concetti sviluppati da Eric Loth, professore di ingegneria meccanica e aerospaziale all'Università della Virginia . Avrebbero una serie di giunti lungo la loro lunghezza che consentirebbero loro di piegarsi in risposta alla forza del vento. Situate sottovento alla torre (in contrasto con le pale convenzionali, che sono sopravento), le pale si aggrapperebbero come gli artigli di un rapace in condizioni di vento estremo per ridurre le forze sulla turbina. In condizioni ottimali si estenderebbero per tutta la loro lunghezza. Sono particolarmente adatti per installazioni offshore in aree soggette a uragani e consentirebbero di produrre energia in modo economico nelle regioni in cui i venti sono deboli.

Il rotore morphing si aggrappa come l'artiglio di un rapace in risposta alle mutevoli condizioni del vento.

Quello che proponiamo di fare è molto al di là dei progetti attuali e dei rischi molto elevati, afferma Todd Griffith, responsabile tecnico di Sandia Programma di energia eolica offshore .

Le lame più lunghe oggi disponibili sono 80 metri e costruite in un unico segmento. Le lunghezze delle lame sono vincolate, per ora, dalle sfide logistiche e di trasporto: è difficile usare i camion per spostare qualcosa di lungo decine di metri e con un diametro di diversi metri. Vestas, con sede in Danimarca, ha recentemente iniziato a spedire Lame da 62 metri negli Stati Uniti Il primo cliente è Duke Energy, che inizierà a costruire un nuovo parco eolico utilizzando le grandi pale in Oklahoma entro la fine dell'anno. Le pale saranno spedite ai porti lungo la costa del Golfo del Texas, trasportate su rotaia in Oklahoma e trasportate sul sito. Un'installazione del genere non potrebbe avvenire in parti più congestionate del paese.

Le lame segmentate, che consentono un più facile trasporto e montaggio in loco, non sono nuove; Produttori europei compreso Giochia e Enercon ora li offrono, ma non sono stati ancora ampiamente distribuiti. I costruttori di parchi eolici sono cauti nell'aggiungere potenziali debolezze strutturali a pale lunghe e rigide soggette a sollecitazioni elevate, afferma Bruce Peacock, vicepresidente per l'ingegneria e la costruzione nella divisione energia rinnovabile di Duke: Piccoli difetti strutturali possono portare a guasti catastrofici.

Todd Griffith, del Sandia National Laboratory, possiede un modello in scala delle pale della turbina che lui e i suoi colleghi stanno sviluppando.

Anche se le pale arrivano al sito, l'erezione di torri eoliche oltre i 120 metri di altezza presenta sfide di per sé, perché le gru non sono abbastanza alte. Produttori come Terex e Manitowoc stanno sviluppando gru specializzate per torri eoliche molto alte, ma non è chiaro se saranno mai abbastanza alte per costruire una torre con un rotore di 400 metri. Stanno emergendo nuove soluzioni. Sistemi a torre Keystone , una startup con sede nel nord del Colorado, ha sviluppato in loco una fabbrica mobile per modellare lamiere di acciaio in un design a spirale avvolta, eliminando il problema della spedizione di grandi torri su camion. Ci sono anche disegni sul tavolo da disegno per i cosiddetti gru rampicanti che essenzialmente ragno su per la torre mentre si alza.

La prospettiva di nuove tecnologie e materiali esotici delle pale più leggeri e resistenti significa che è improbabile che la spinta a sovradimensionare le turbine eoliche si esaurisca. Gigantesche fattorie offshore come il Matrice di Londra è probabile che diventino più comuni in futuro e le dimensioni della pala e l'altezza della torre non devono affrontare le stesse limitazioni in mare che a terra. Ci vorranno un decennio o più prima che il design Sandia trovi la sua strada sul mercato, se mai lo farà, ma sono in lavorazione concetti ancora più futuristici per lame estensibili che possono essere telescopiche verso l'esterno in condizioni favorevoli.

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