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Un design per un'energia eolica più economica
Turbina eolica FloDesign , uno spin-off della compagnia aerospaziale FloDesign con sede a Wilbraham, MA, ha sviluppato una turbina eolica che potrebbe generare elettricità a metà del costo delle turbine convenzionali. La società ha recentemente raccolto 6 milioni di dollari nel suo primo round di finanziamento di rischio e ha annunciato partnership con sviluppatori di parchi eolici.
Getto di vento: Un rendering di un nuovo design della turbina, che può aumentare l'energia catturata dal vento.
Il design dell'azienda, che si basa sulla tecnologia sviluppata per i motori a reazione, aggira un limite fondamentale delle turbine eoliche convenzionali. In genere, quando il vento si avvicina a una turbina, quasi la metà dell'aria viene forzata attorno alle pale anziché attraverso di esse e l'energia in quel vento deviato viene persa. Nella migliore delle ipotesi, le turbine eoliche tradizionali catturano solo il 59,3% dell'energia eolica, un valore chiamato limite di Betz.
FloDesign circonda le pale della sua turbina eolica con un velo che dirige l'aria attraverso le pale e la accelera, aumentando la produzione di energia. Il nuovo design genera la stessa potenza di una turbina eolica convenzionale con pale di diametro doppio. Le dimensioni ridotte delle pale e altri fattori consentono alle nuove turbine di essere imballate più vicine tra loro rispetto alle turbine convenzionali, aumentando la quantità di energia che può essere generata per acro di terreno.
L'idea di avvolgere le pale delle turbine eoliche non è nuova. Ma i progetti precedenti erano troppo grandi per essere pratici, o non funzionavano bene, in parte perché le pale dovevano essere allineate molto strettamente alla direzione del vento, entro tre o quattro gradi, afferma Stanley Kowalski , CEO di FloDesign. Le nuove pale sono più piccole e possono lavorare ad angoli fino a 15-20 gradi di distanza dalla direzione del vento.
Vista di fronte, la turbina eolica assomiglia alla presa d'aria di un motore a reazione. Quando l'aria si avvicina, incontra prima una serie di lame fisse, chiamate statore, che la reindirizzano su una serie di lame mobili: il rotore. L'aria fa girare il rotore ed esce dall'altra parte, muovendosi più lentamente ora dell'aria che scorre all'esterno della turbina. Il rivestimento è sagomato in modo da guidare quest'aria esterna relativamente veloce nell'area appena dietro i rotori. L'aria che si muove velocemente accelera l'aria che si muove lentamente, creando un'area di bassa pressione dietro le pale della turbina che aspira più aria attraverso di esse.
È plausibile che un progetto del genere possa raddoppiare o triplicare la potenza di una turbina, afferma Paul Sclavounos , professore di ingegneria meccanica al MIT. Parte dell'aumento deriva semplicemente dal guidare l'aria alla turbina con il sudario. Ma Sclavounos nota che aiuta anche a utilizzare il vento che circonda la turbina per accelerare il flusso d'aria, perché la potenza prodotta da una turbina eolica aumenta con il cubo della velocità del vento. La domanda chiave è se le nuove turbine possono essere costruite e mantenute a un costo sufficientemente basso, afferma Sclavounos.
FloDesign ha già realizzato un piccolo prototipo per i test in galleria del vento. Il suo prossimo passo è costruire un sistema di 12 piedi di diametro e 10 kilowatt per i test sul campo. Il prototipo sarà terminato entro la fine del prossimo anno o all'inizio del 2010, con turbine eoliche commerciali a seguire. (La società non sta ancora prendendo ordini.) Alla fine la società prevede di realizzare turbine grandi come un megawatt.