Eolico, così produce di più

Il vento non è solo un elemento meteorologico di disturbo, qualche volta molto dannoso, come è accaduto nei giorni scorsi. È anche una risorsa energetica importante. Ma per sfruttarlo serve un attento calcolo delle sue potenzialità per definire precisamente localizzazione e struttura degli impianti eolici. Un importante contributo in tal senso arriva adesso da Giovanni Gualtieri dell’Istituto di biometeorologia del Consiglio nazionale delle ricerche (Ibimet-Cnr) di Firenze, con lo studio ‘Surface turbulence intensity as a predictor of extrapolated wind resource to the turbine hub height’ pubblicato su Renewable Energy. “L’intensità di turbolenza (I) di un sito è data dal rapporto tra la deviazione standard della velocità del vento (s_u) e il valore medio della velocità del vento (v), cioè dalla misura di quanto il valore istantaneo di v si discosti da quello medio”, spiega Gualtieri. “In campo eolico è un parametro fortemente critico, in quanto al suo aumentare crescono anche: i carichi sulle turbine, che ne riducono il ciclo di vita, le perdite dell’energia prodotta e l’incertezza nella stima della produttività. Non a caso, tra i requisiti costruttivi cui le turbine in commercio devono ottemperare secondo le norme europee, uno dei più importanti è proprio la resistenza all’intensità di turbolenza del sito a cui sono destinate”. Con la ricerca dell’Ibimet-Cnr questo parametro – per la prima volta in campo eolico – è stato invece trattato come un fattore ‘positivo’. “Processando due anni di dati (2012–2013) della torre anemometrica di Cabauw (Olanda) ad altezze comprese tra 10 e 80 m, I è risultata fortemente correlata all’esponente del ‘wind shear’, cioè al profilo verticale della velocità del vento”, prosegue il ricercatore. “C’è da considerare che, mentre il ‘wind shear’ richiede misure fino ad altezze anche superiori ad 80-100 metri, l’intensità di turbolenza è un dato di superficie per il quale sono sufficienti misure a 10-20 m. In sostanza, il risultato del nostro lavoro consiste nel prevedere l’andamento a quote difficilmente raggiungibili con strumentazione dai costi contenuti a partire da semplici misure a terra: un vantaggio evidente, in fase di progettazione di un impianto eolico”. Il metodo proposto ha fornito buoni risultati nel calcolo sia della velocità del vento (v) sia della densità di potenza (P). “Applicato tra i 10 e gli 80 m, il metodo ha rivelato errori compresi tra il 4 e 7% per v, e tra il 3 e l’8% per P”, conclude Gualtieri. “Su una gamma di 15 aerogeneratori tra quelli disponibili in commercio con altezze del mozzo dell’ordine di 40 m, ha fornito un errore nella stima della producibilità energetica tra il 4.1 e il 6.2%. Su un set più ampio di 40 turbine con altezze del mozzo a 80 m, l’errore è risultato compreso tra il 6.2 e il 14.5%. Si tratta di risultati di grande interesse a livello applicativo, progettuale ed industriale”.

Riferimenti: Surface turbulence intensity as a predictor of extrapolated wind resource to the turbine hub height; Giovanni Gualtieri; Renewable Energy, Vol. 78, pp. 68-81, Giugno 2015: DOI: 10.1016/j.renene.2015.01.01

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Fonte:  redazione@galileonet.it

Sheerwind, ecco cosa è in grado di fare l’eolico se gli si aggiunge un imbuto

L’idea è incanalare il vento, aumentandone la velocità, in modo da poter usare turbine più piccole. Un sistema di minore costo e impatto visivo, che può sfruttare siti meno ventosi e non rappresenta un rischio per gli uccelli migratori

Non è detto che le pale eoliche debbano essere sempre più alte e più grandi; potrebbero anche essere un po’ più piccole se l’aria si potesse muovere abbastanza in fretta (1). Come è possibile accelerare il vento? Lo si può fare se lo si incanala in un imbuto, sfruttando il classico effetto Venturi: minore la sezione di una condotta, più rapido il flusso dell’aria per cercare di conservare la portata (2). Potemmo quindi definirlo un “eolico a concentrazione“. Come si può vedere dal prototipo di Invelox nella foto qui sotto, vento a bassa  velocità (anche meno di 1 m/s) viene incanalato negli imbuti dove acquista velocità, in modo da fare girare la turbina collocata nel punto indicato con “4″. La turbina collocata al chiuso necessita di minori manutenzioni e non rappresenta un rischio per gli uccelli migratori. Prima di raggiungere la pala, è possibile dare all’aria un profilo di velocità “a ciambella”, in modo da concentrare il flusso sulle pale senza colpire inutilmente il perno. Sheerwind, l’azienda che vorrebbe applicare questo sistema su vasta scala, sostiene che i maggiori vantaggi sono dati dalla possibilità di installare un parco eolico anche dove la velocità del vento è bassa con costi più bassi (43% in meno di capitale e 50% in meno di spese correnti) e minore occupazione del suolo (fino al 90%). Qui si possono trovare altri dettagli, anche relativi ai generatori omnidirezionali, in grado di raccogliere il vento da qualunque direzione. E’ interessante il confronto tra Invelox e una pala eolica tradizionale: a parità di potenza (1,8 MW), Invelox utilizza una struttura alta 28 m e non 80, una pala di 8 m di diametro invece che 85 menter il vento di cut-in è di soli 0,9 m/s in luogo di 3,8. E’ difficile prevedere se una simile tecnologia potrà avere fortuna, ma intanto ha dimostrato quanto sia vitale il mondo delle energie rinnovabili dal punto di vista della ricerca e sviluppo. Basta crederci e investire risorse, invece di sprecarle altrove.

(1) Dopotutto, la potenza della turbina è proporzionale al quadrato del diametro dell’eolica, ma al cubo della velocità del vento.
(2) Per un fluido incomprimibile, A₁v₁=A₂v₂, cioè la velocità del fluido è inversamente proporzionale all’area della sezione del condotto. Ciò vale approssimativamente anche per l’aria se le velocità non sono troppo elevate.

Fonte: ecoblog.it