La vista ormai familiare delle tradizionali turbine eoliche ad elica potrebbe essere sostituita in futuro con parchi eolici contenenti turbine verticali più compatte ed efficienti.
Una nuova ricerca della Oxford Brookes University ha verificato la maggior efficienza delle turbine verticali rispetto alle turbine tradizionali nei parchi eolici su larga scala.
Inoltre se impostate in coppia, le turbine verticali aumentano le prestazioni l’una dell’altra fino al 15%.
Un gruppo di ricerca della School of Engineering, Computing and Mathematics (ECM) di Oxford Brookes guidato dal professor Iakovos Tzanakis ha condotto uno studio approfondito utilizzando oltre 11.500 ore di simulazione al computer per dimostrare che i parchi eolici possono funzionare in modo più efficiente sostituendo le tradizionali turbine eoliche ad asse orizzontale (HAWT) con turbine eoliche ad asse verticale (VAWT) compatte.
Le turbine verticali sono più efficienti delle tradizionali turbine eoliche
La ricerca dimostra per la prima volta su scala realistica il potenziale dei VAWT su larga scala di superare le attuali turbine dei parchi eolici HAWT.
Le turbine verticali ruotano attorno a un asse verticale rispetto al suolo. La ricerca ha scoperto che le turbine eoliche ad asse verticale aumentano le prestazioni a vicenda se disposti in formazioni a griglia. Il posizionamento delle turbine eoliche per massimizzare la resa è fondamentale per la progettazione dei parchi eolici.
Il professor Tzanakis commenta: “Questo studio 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 alla fine abbassando i prezzi dell’elettricità. A lungo termine, i VAWT possono aiutare ad accelerare la transizione verde dei nostri sistemi energetici, in modo che l’energia più pulita e sostenibile provenga da fonti rinnovabili “.
Con la capacità di energia eolica del Regno Unito che dovrebbe quasi raddoppiare entro il 2030 , i risultati sono un trampolino di lancio verso la progettazione di parchi eolici più efficienti, la comprensione delle tecniche di raccolta dell’energia eolica su larga scala e, infine, il miglioramento della tecnologia delle energie rinnovabili per sostituire più rapidamente i combustibili fossili come fonti di energia .
Modo conveniente per soddisfare gli obiettivi di energia eolica
Secondo il Global Wind Report 2021 , il mondo deve installare l’energia eolica tre volte più velocemente nel prossimo decennio, al fine di raggiungere gli obiettivi di zero netto ed evitare i peggiori impatti del cambiamento climatico.
L’autore principale del rapporto e laureato in ingegneria Joachim Toftegaard Hansen ha commentato: “I moderni parchi eolici sono uno dei modi più efficienti per generare energia verde, tuttavia, hanno un grosso difetto: quando il vento si avvicina alla prima fila delle turbine, la turbolenza sarà generato a valle. La turbolenza è dannosa per le prestazioni delle file successive.
“In altre parole, la prima fila convertirà circa la metà dell’energia cinetica del vento in elettricità, mentre per la seconda fila quel numero scende al 25-30%. Ogni turbina costa più di 2 milioni di sterline / MW. In qualità di ingegnere, mi è venuto spontaneo pensare che doveva esserci un modo più economico “.
Lo studio è il primo ad analizzare in modo completo molti aspetti delle prestazioni delle turbine eoliche, per quanto riguarda l’angolo della matrice, la direzione di rotazione, la spaziatura della turbina e il numero di rotori. È anche la prima ricerca per indagare se i miglioramenti delle prestazioni valgono per tre turbine VAWT impostate in una serie.
Il dottor Mahak, coautore dell’articolo e docente senior in ECM, commenta: “L’importanza di utilizzare metodi computazionali per comprendere la fisica del flusso non può essere sottovalutata. Questi tipi di studi di progettazione e miglioramento sono una frazione del costo rispetto alle enormi strutture di test sperimentali. 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 “.
La ricerca Modellazione numerica e ottimizzazione delle coppie di turbine eoliche ad asse verticale: un approccio scale up è stata pubblicata sull’International Journal of Renewable Energy (ELSEVIER)
