Il futuro dei parchi eolici è nelle turbine ad asse verticale: sono più compatte ed efficienti

L’eolico, nei prossimi anni, subirà una profonda evoluzione. I parchi, oggi monopolizzati da turbine orizzontali, per intenderci quelle dalla tipica forma ad elica, saranno rinnovati con turbine verticali, più compatte ed efficienti. Una ricerca condotta da un team di ricercatori della Oxford Brookes University, i cui risultati sono stati pubblicati sulle pagine della Renewable Energy, ha infatti scoperto che il design della turbina verticale consente di migliorare le performance, ancor più quando installate a coppie: le turbine verticali, in questa combinazione, aumentano le prestazioni di un ulteriore 15 per cento.

Risultati confermati dalle oltre 11.500 ore di simulazione al computer

Attraverso l’utilizzo di complessi simulatori un gruppo di ricerca della School of Engineering, Computing and Mathematics (ECM) di Oxford Brookes, guidato dal professor Iakovos Tzanakis, ha dimostrato che i parchi eolici possono funzionare in modo più efficiente sostituendo le tradizionali turbine ad asse orizzontale (HAWT) con le più compatte ad asse verticale (VAWT). La ricerca, per la prima volta su scala realistica, dimostra il potenziale dei VAWT installati nei parchi. Le nuove pale, che ruotano attorno a un asse verticale, sfruttano al meglio le correnti, riducendo anche i costi di manutenzione. I VAWT, hanno poi scoperto i ricercatori, consentono di migliorare le prestazioni se disposti in formazioni a griglia. Per massimizzare la resa delle turbine eoliche sarà dunque fondamentale progettare al meglio i parchi, ragionando anche sul posizionamento delle singole pale.

Parchi eolici VAWT alternativa ai combustibili fossili

"Questo studio - commenta il professor Tzanakis - evidenzia che il futuro dei parchi eolici dovrebbe essere verticale. Le turbine eoliche ad asse verticale possono essere progettate per essere molto più vicine tra loro, aumentando la loro efficienza e dunque abbattendo i prezzi dell’energia elettrica. Sul lungo periodo i VAWT sono indubbiamente delle tessere fondamentale per velocizzare la cosiddetta transizione verde dei nostri sistemi energetici". I risultati ottenuti dalla ricerca guidata dal professor Tzanakis rappresentano un passo importante verso la progettazione di parchi eolici tanto efficienti da essere finalmente una valida alternativa ai combustibili fossili. Il mondo, auspicava il Global Wind Report 2021, se vorrà bloccare gli effetti negativi dei cambiamenti climatici dovrà guardare con più attenzione alle energie rinnovabili.

Risolto un problema di conversione energetica

Per raggiungere tale obiettivo, entro il prossimo decennio, dovranno essere installati una moltitudine di parchi eolici. "I moderni impianti – ha dichiarato l’ingegnere Joachim Toftegaard Hansen, autore principale del rapporto – sono il modo più efficiente per generare energia verde, ma hanno un grosso difetto: quando il vento si avvicina alla prima fila delle turbine, la turbolenza generata danneggia le prestazioni delle file successive”: la prima fila convertirà in elettricità circa la metà dell'energia cinetica del vento, mentre per la fila successiva, quel numero, scende al 25-30 per cento.

"L'importanza dell'utilizzo di metodi computazionali nella comprensione della fisica del flusso - commenta il dottor Mahak, coautore dell'articolo e docente senior in ECM - non può essere sottovalutata. Questi tipi di studi di progettazione e miglioramento sono una frazione del costo rispetto all'enorme strutture di prova. Ciò è particolarmente importante nella fase di progettazione iniziale ed è estremamente utile per le industrie che cercano di ottenere la massima efficienza di progettazione e potenza in uscita".