Micro eolico per applicazioni industriali, un’applicazione da scoprire
Anche l’eolico “artificiale” potrebbe dare una mano alla transizione energetica. Il come e il perché lo spiegano oggi Isabel C. Gil-García e Ana Fernández-Guillamón, ingegnere della Distance University of Madrid e Álvaro H. Montes-Torres della società colombiana ZFB Tecnology Services. Insieme il team ha studiato come micro turbine eoliche potrebbero catturare i movimenti d’aria generati dal passaggio di mezzi di trasporto o dai grandi ventilatori industriali.
“Mentre l’energia eolica tradizionale sfrutta il vento naturale generato dalle variazioni della pressione atmosferica e dalla forza di Coriolis […], questo documento esplora una risorsa eolica non convenzionale, ma promettente, generata da attività e sistemi umani”, spiegano nel loro articolo pubblicato su Scientific Reports. “In particolare, questa ricerca analizza se i flussi d’aria prodotti dai sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC) possono essere sfruttati efficacemente per generare energia elettrica pulita utilizzando piccole turbine eoliche”.
Micro turbine eoliche, cosa sono e come funzionano?
Il campo in cui si muove lo studio è quello del micro eolico, sistemi su piccola scala in grado di generare solitamente una potenza tra 500 W e 10 kW (ma alcuni impianti arrivano anche a 50 W). Nate per essere inserite in contesti urbani su tetti e coperture, le micro turbine eoliche hanno sempre fatto fatica a decollare. Perché? Soprattutto per una questione di resa: piccole potenze unitamente ad un’efficienza ancora contenuta (visto il basso posizionamento e le vibrazioni e turbolenze causate dal bordo dei tetti) riducono la quantità di energia potenzialmente generata.
L’approccio del gruppo columbo-spagnolo focalizza l’attenzione su un tipo di applicazione differente. Anziché sfruttare le raffiche di vento che corrono sopra gli edifici, gli ingegneri hanno rivolto la loro attenzione sugli spostamenti d’aria generati dai sistemi di raffreddamento HVAC. Questi impianti impiegano una serie di ventole per estrarre ed espellere l’aria calda. Un flusso generalmente scartato a meno che non se recuperi il calore contenuto. Ma allo stesso tempo quest’aria potrebbe rappresentare una risorsa da sfruttare ai fini elettrici.
Il punto di svolta definito dal nuovo studio è l’aver, per la prima volta, valutato il contributo di questi risorse eoliche artificiali per trasformare gli HVAC da semplici consumatori a produttori di energia.
Sei micro turbine eoliche sopra un data center
Per poter applicare micro turbine eoliche ai sistemi di condizionamento industriali, il team ha dovuto procedere per gradi. Per prima cosa ha identificato le attività che generano “vento artificiale”. Quindi hanno raccolto i dati sulla velocità, la consistenza e la direzione dei flussi ed eseguito un’analisi statistica descrittiva della risorsa eolica. Come ultimo passaggio hanno selezionato la tecnologia eolica più appropriata per calcolare la produzione di elettricità.
Per lo studio è stato impiegato un data center situato in Colombia. L’impianto possiede attualmente tre chiller di cui solo 2 attivi in maniera continuata, ciascuno con otto ventole che funzionano 480 V e giravano a 900 giri al minuto. Questi ventilatori funzionano per la maggior parte del tempo, generando un flusso d’aria costante in direzione verticale verso l’alto.
Sulla base dell’analisi dei dati ambientali e dei flussi generati, la scelta tecnologica è ricaduta sulle turbine eoliche ad asse verticale. La più appropriata per condizioni di turbolenza secondo gli autori. Per la precisione è stata scelta una micro turbina eolica “Tesup V7” da 9 kW, montandone sei direttamente sopra le ventole.
I risultati del progetto
Il bilancio energetico del progetto ha dato risultati estremamente interessanti:
“Con 2 refrigeratori sempre in funzione, il sistema a 6 turbine eoliche ha generato 513,82 MWh. Le 16 ventole dei refrigeratori (8 per refrigeratore, con una potenza nominale di 2,4 kW) hanno un consumo di 336,39 MWh all’anno. Stimando perdite del 9% dovute a disponibilità non pianificata, indisponibilità dovuta a manutenzione programmata ecc., l’elettricità netta generata dalle turbine eoliche sarebbe di 467,6 MWh, sufficiente a coprire il consumo delle ventole e con un surplus di 131,2 MWh”.
Fonte: Gil-García, I.C., Fernández-Guillamón, A. & Montes-Torres, Á.H. Innovation in clean energy from man-made wind and small-wind generation. Sci Rep 14, 22932 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-74141-w