La biomimetica sta migliorando la generazione eolica elettrica

Feb 16, 2024

Le risorse sovraccariche della Terra vengono preservate migliorando l’efficienza dell’energia eolica

Per secoli, gli esseri umani hanno sfruttato il vento, principalmente per pompare acqua e macinare la farina. Oggi le turbine eoliche svolgono un ruolo chiave nella transizione verso l’energia pulita. Queste macchine grandi ed eleganti sembrano un esempio di efficienza, ma possono essere rese ancora più efficienti e meno dannose per l’ambiente circostante.

Biome Renewables, un'azienda canadese, sta sviluppando miglioramenti imitando la natura. Hanno ridotto il rumore delle turbine studiando come volano i gufi, creature leggendarie per il loro volo silenzioso. Quando la pala di una turbina eolica taglia l'aria, crea un flusso d'aria sopra e uno sotto, ciascuno viaggiando a una velocità diversa. Quando le due correnti si incontrano dietro la pala, si scontrano, producendo turbolenze selvagge e rumorose. La pala di una turbina si comporta come l'ala di un gufo. Esaminando i gufi, hanno scoperto una frangia specializzata lungo il bordo d'uscita delle penne delle ali che costringe l'aria a mescolarsi in punti specifici, attutendo il suono dell'aria che scorre intorno a loro e consentendo un volo silenzioso.

Dalle loro osservazioni, Biome Renewables ha ideato un design a bordo seghettato per la parte finale di una pala di turbina. Mentre l'aria scorre attorno alla lama, una parte si arriccia nello spazio alla base dei denti seghettati, generando un'onda sonora, e un'altra parte si arriccia sulla punta dei denti, generando una seconda onda sonora un attimo dopo. Gli avvallamenti della prima onda sonora si allineano con i picchi della seconda, annullandosi a vicenda. I test nella galleria del vento hanno dimostrato che questa tecnologia può ridurre il rumore del 50-80%. Inoltre, la riduzione della turbolenza dietro la pala consente alla turbina di girare leggermente più velocemente con vento della stessa velocità, generando più potenza.

Per aumentare ulteriormente l’efficienza, Biome Renewables ha trovato un modello proveniente da un regno della natura completamente diverso. Le pale rotanti creano un'aspirazione che attira l'aria verso il centro, il mozzo. L'azienda ha progettato un dispositivo, chiamato "Power Cone", che si adatta al centro della turbina e convoglia dolcemente l'aria sulle pale. Questo dispositivo di miglioramento aerodinamico ha aumentato la potenza della turbina fino al 13%. Dove hanno trovato l’ispirazione? Semi di acero che cadono.

Il peso sbilenco di un seme di acero lo fa ruotare ad un certo angolo, che reindirizza il vento lungo la sottile lunghezza del seme, accelerando il flusso verso la punta. Di conseguenza, i semi ruotano attorno a un punto centrale, consentendo loro di rimanere in alto più a lungo e di essere trasportati più lontano dal vento. L’adozione di questi stessi principi nel “Power Cone” conferisce alle turbine una coppia aggiuntiva, aumentandone l’efficienza e la produzione elettrica.

Una maggiore produzione di una turbina a una determinata velocità del vento riduce il numero di turbine necessarie per soddisfare il nostro fabbisogno energetico, un vantaggio per l’ambiente che va oltre la riduzione dei gas serra derivanti dalla generazione di energia pulita.