Una nuova svolta sull'energia eolica galleggiante

Le turbine eoliche attaccate alle boe galleggianti possono sfruttare i venti più forti e più sostenuti in mare aperto. Ma i galleggianti ora utilizzati per tali installazioni in acque profonde possono rivelarsi proibitivi perché le boe necessarie per mantenerli sopra l'acqua sono enormi. Ora un progetto in Francia sta capovolgendo il design della turbina per quella che gli sviluppatori sperano sia un'alternativa a basso costo.

Miglior equilibrio: Le turbine eoliche ad asse verticale, come questo prototipo di terraferma sviluppato da Nenuphar, potrebbero rendere più economico il vento offshore.

La società francese di ingegneria petrolifera e del gas Technip e la startup di energia eolica Nenuphar hanno recentemente annunciato Vertiwind, una turbina eolica da due megawatt che prevede di galleggiare nelle acque del Mediterraneo entro la fine del 2013. Il progetto utilizza una turbina con un albero del rotore principale impostato verticalmente, come una trottola, piuttosto che orizzontalmente, come in una turbina eolica convenzionale.

Il vantaggio del design ad asse verticale è che abbassa il baricentro della turbina. Il progetto di Vertiwind è alto 100 metri, ma colloca il generatore, che pesa 50 tonnellate, all'interno di un tubo sigillato sotto le pale rotanti della turbina, a 20 metri sopra il livello del mare. Ciò rende la turbina meno pesante in cima, consentendo un sistema di galleggiamento significativamente più piccolo, che si estenderebbe a soli nove metri sotto la superficie dell'oceano.

Al contrario, una turbina ad asse orizzontale con la stessa potenza e pale che raggiungono anche i 100 metri di altezza avrebbe bisogno che il suo generatore si trovasse a 60 metri sul livello del mare. Una boa costruita da Technip per un prototipo di turbina galleggiante ad asse orizzontale da 2,3 megawatt, di proprietà della società energetica norvegese Statoil, si estende a 100 metri sotto la superficie.

Risparmi molto materiale con un asse verticale, afferma Stephane His, vicepresidente dei biocarburanti e delle energie rinnovabili presso Technip. Ma più di questo, faciliti il ​​processo di installazione della macchina stessa.

Technip e Nenuphar hanno in programma di costruire due turbine ad asse verticale con una potenza di due megawatt ciascuna, una onshore e una offshore, al costo di 28 milioni di dollari. La cifra è ancora significativamente superiore alle turbine per acque poco profonde fissate al fondo marino (che costano circa $ 5 milioni per megawatt) ma molto inferiore ai circa $ 70 milioni spesi per la costruzione del prototipo di proprietà di Statoil per la costruzione, l'implementazione e la ricerca in corso.

Perseguendo un design ad asse verticale, Vertiwind utilizza una tecnologia che è stata quasi abbandonata per l'energia eolica onshore più di dieci anni fa. I progetti ad asse verticale, che sono intrinsecamente bassi rispetto al suolo, di solito non possono competere con le turbine eoliche orizzontali più alte che catturano i venti più forti ad altitudini più elevate.

Questo dovrebbe essere meno svantaggioso in mare aperto, poiché la velocità del vento aumenta meno con l'altezza in mare aperto rispetto alla terraferma, afferma Walter Musial, che guida le attività di ricerca sull'energia eolica offshore per il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. Laboratorio Nazionale Energie Rinnovabili a Golden, Colorado.

Tuttavia, Musial ha dei dubbi sul design che Vertiwind sta perseguendo. Sono state costruite poche turbine ad asse verticale su larga scala e tutte hanno un design a pala curva che si collega all'albero principale della turbina nella parte superiore e inferiore della pala, distribuendo così uniformemente il carico posto sulla struttura, afferma Musial. Vertiwind, tuttavia, utilizzerà un design a lama dritta che è collegato solo all'albero centrale da due supporti o montanti vicino alla parte inferiore della pala.

Quella lama si piegherà mentre ruota a causa della forza centrifuga, e le connessioni di quei montanti stanno portando tutto il carico, dice Musial. Quelle giunture stanno diventando martellate: questo è l'aspetto ingegneristico più impegnativo di questo progetto.

Il CEO di Nenuphar, Charles Smadja, afferma di essere fiducioso che il design sopporterà la tensione, sulla base dei test di un prototipo da 35 kilowatt che gira a velocità più elevate. Smadja ammette, tuttavia, che il passaggio a una turbina da due megawatt presenterà nuove sfide. Quello che puoi fare correttamente su piccola scala può essere difficile da fare su una scala molto grande, dice.

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