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Le turbine verticali riusciranno a sfruttare meglio il vento?
Il remoto villaggio di Igiugig in Alaska, che ospita circa 50 persone, sarà il primo a dimostrare un nuovo approccio all'energia eolica che potrebbe aumentare la produzione di energia e, dicono i suoi inventori, potrebbe renderlo più accessibile.
Testare il vento: Tre turbine eoliche ad asse verticale da 10 metri in una struttura dimostrativa in California.
Per decenni, la tendenza nell'industria eolica è stata quella di rendere le turbine eoliche sempre più grandi, perché ha migliorato l'efficienza e ha contribuito a ridurre i costi.
John Dabiri , professore di aeronautica e bioingegneria al Caltech, ha un'idea eretica. Pensa che il modo per ridurre il costo dell'energia eolica sia utilizzare piccole turbine eoliche ad asse verticale, mentre si utilizzano modelli computerizzati per ottimizzare la loro disposizione in un parco eolico in modo che ogni turbina aumenti la potenza di quelle vicine.
Dabiri ha dimostrato l'idea di base in un test plot da 24 turbine nel sud della California. Le sovvenzioni per un totale di 6 milioni di dollari dalla Gordon and Betty Moore Foundation e dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti gli consentiranno di vedere se l'approccio può ridurre i costi dell'energia eolica a Igiugig. Le prime 10 turbine saranno installate quest'anno e l'obiettivo è quello di installare da 50 a 70 turbine, che produrrebbero all'incirca la stessa potenza dei generatori diesel che il villaggio utilizza ora. Dabiri sta anche installando turbine in un parco eolico esistente a Palm Springs, in California, utilizzando i suoi modelli per generare energia installando nuove turbine tra quelle esistenti.
Normalmente, quando il vento passa intorno e attraverso una turbina eolica, produce turbolenza che colpisce le turbine a valle, riducendo la loro potenza e aumentando l'usura. Dabiri afferma che le turbine ad asse verticale producono una scia che può essere vantaggiosa per altre turbine, se posizionate correttamente.
Le pale di questo tipo di turbina eolica sono disposte verticalmente, come pali su una giostra piuttosto che raggi su una ruota, come con le turbine eoliche convenzionali. Il vento che si muove attorno alle turbine ad asse verticale accelera e la disposizione verticale delle pale sulle turbine eoliche a valle consente loro di catturare efficacemente quel vento, accelerare e generare più potenza. (Le pale rotanti di una turbina eolica convenzionale catturerebbero solo una parte di questo vento più veloce mentre lo attraversano, questo in realtà danneggia le prestazioni della turbina perché aumenta lo stress sulle pale.) La disposizione consente di imballare più turbine su un pezzo di terra.
Poco vento: In un terreno di prova nella contea di Los Angeles, in California, John Dabiri mette alla prova i suoi concetti per parchi eolici fatti di piccole turbine eoliche ad asse verticale.
Le turbine eoliche di Dabiri sono alte 10 metri e generano da tre a cinque kilowatt, a differenza delle macchine multi-megawatt alte 100 metri nei parchi eolici convenzionali. Dice che quelli più piccoli sono più facili da produrre e potrebbero costare meno di quelli convenzionali se prodotti su larga scala. Dice anche che i costi di manutenzione potrebbero essere inferiori perché il generatore si trova a terra, piuttosto che in cima a una torre di 100 metri, e quindi è più facile da accedere. Le prestazioni del parco eolico di Igiugig aiuteranno a determinare se le sue stime sui costi di manutenzione sono corrette.
Dabiri dice che le piccole turbine eoliche verticali hanno altri vantaggi. Mentre il rumore delle turbine eoliche convenzionali ha portato alcune comunità a fare una campagna per abbatterle, le sue turbine sono quasi impercettibili, dice. Hanno anche meno probabilità di uccidere gli uccelli. E il loro breve profilo ha attirato una sovvenzione di 1 milione di dollari dal Dipartimento della Difesa per studiarne l'uso nelle basi militari. Poiché sono più brevi, interferiscono meno con le operazioni degli elicotteri e con i radar rispetto alle turbine eoliche convenzionali.
L'approccio, tuttavia, deve affrontare alcune sfide. Le turbine eoliche ad asse verticale non sono efficienti come quelle convenzionali: metà del tempo le pale si muovono effettivamente contro vento, invece di generare l'ascensore necessario per far girare un generatore. Poiché le pale catturano alternativamente il vento e poi si muovono contro di esso, creano usura sulla struttura, afferma Forte Felker , direttore del National Wind Technology Center presso il National Renewable Energy Laboratory. Dabiri, e ricercatori come Alessandro Smits alla Princeton University, affermano che stanno lavorando a progetti di turbine migliorati per affrontare alcuni di questi problemi.
Felker osserva che l'approccio di Dabiri richiederà anche l'installazione di un numero di turbine eoliche mille volte superiore, che richiede potenzialmente milioni di turbine eoliche anziché migliaia per generare frazioni significative dell'alimentazione elettrica degli Stati Uniti. E osserva che, negli ultimi decenni, l'industria eolica ha dimostrato che realizzare turbine eoliche sempre più grandi riduce i costi ( I nuovi progetti stanno portando l'energia eolica al livello successivo , Le turbine eoliche di grandi dimensioni si dirigono verso il mare e The Quest for the Monster Wind Turbine Blade. Andare nella direzione opposta, credo, non avrà successo, dice. Non credo che la matematica funzioni.
Felker pensa che l'approccio di Dabiri potrebbe rivelarsi adatto a luoghi piccoli e isolati come Igiugig, dove la costruzione e la manutenzione più semplici potrebbero essere importanti. Ma se stai cercando di trasformare l'economia energetica complessiva, dice, devi andare alla grande.