di Daniele di Vaia
Gli ingegneri meccanici dell’Università di Alberta hanno collaborato con un’azienda di energia rinnovabile, chiamata Biome Renewables, per sviluppare e collaudare turbine eoliche innovative ispirate alle ali del condor andino, l’uccello più pesante del mondo, capace di volare fino a 240 chilometri in un solo giorno senza sbattere le ali.
Efficienza Migliorata con Ali Ispirate al Condor
Il passaggio verso fonti di energia rinnovabili e sostenibili è attualmente prioritario. Secondo l’IPCC, per affrontare il cambiamento climatico, le emissioni di gas serra devono essere ridotte fino al 70% entro il 2050 . L’uso dell’energia eolica può contribuire a ridurre l’aumento dei livelli di gas serra. Migliorare l’efficienza delle turbine eoliche diventa dunque cruciale per soddisfare la crescente domanda di energia pulita e ridurre l’uso di combustibili fossili.
Secondo uno studio pubblicato sulla rivista Energy, l’utilizzo di un’ala ispirata al condor, posizionata sull’estremità di una pala di una turbina, può ridurre la resistenza aerodinamica, aumentando potenzialmente l’efficienza dell’aerogeneratore fino al 10% in condizioni ottimali.
Questo design innovativo, proposto dalla società Biome Renewables, riprende la forma naturale delle ali del condor per migliorare le prestazioni delle turbine eoliche.
Le simulazioni effettuate dal team di ricerca dell’Università di Alberta hanno dimostrato che utilizzando questo tipo di configurazione, le turbine eoliche sono in grado di produrre più energia utilizzando la stessa quantità di vento, rendendo l’energia eolica una fonte ancora più efficiente e sostenibile.
L’arricciatura delle ali: il segreto dei nuovi aerei
Le ali degli uccelli in volo sono spesso state prese come modello di ispirazione per la progettazione delle ali di aerei commerciali e militari.
Brian Fleck, co-autore dello studio e professore di ingegneria meccanica esperto in fluidodinamica, spiega che l’arricciatura delle punte delle ali di cui sono dotati questa tipologia di aerei è in grado di ridurre le perdite aerodinamiche e migliorare le prestazioni del volo.
Le alette, sono quindi dei dispositivi verticali posizionati all’estremità delle pale eoliche rappresentano uno strumento chiave nella spinta verso la progettazione di aerei di linea sempre più efficienti.
Le alette aiutano a ridurre l’intensità dei vortici alari, generati dalla differenza di pressione dell’aria sulle superfici superiore e inferiore dell’ala. Hanno il compito di ostacolare i due flussi d’aria e impediscono loro di mescolarsi. Riducendo questa differenza di pressione, si aumenta l’efficienza aerodinamica dell’ala delle turbine.
Questo significa che un’ala dotata di arricciamenti è in grado di generare più portanza ottimizzando così le prestazioni di aerei e turbine eoliche innovative.
Fleck, ci tiene a sottolineare che il crescente utilizzo di ali arricciate su aerei commerciali e aeronautici non sia motivato da considerazioni estetiche, ma sia legato ad esigenze energetiche volte a migliorare l’efficienza delle turbine eoliche.
Verso turbine eoliche innovative, le possibili conseguenze della scoperta di Fleck
L’impiego delle alette potrebbe avere un impatto positivo sul mondo eolico, rendendo le tecnologie più efficienti anche in giornate poco ventose, grazie ad un aumento della produzione energetica per la stessa quantità di spazio considerato. In particolare Fleck afferma: “Questo farà la differenza. Potrebbe rendere alcuni dei nostri parchi eolici più economicamente sostenibili nei giorni in cui non c’è molto vento, un po’ più di energia per la stessa quantità di immobili”.
La speranza dei ricercatori e della società energetica Biome Renewables che ha collaborato con Fleck per l’implementazione dell’ala è quella di ridurre i prezzi dell’elettricità per gli abitanti dell’Alberta e, anche se in piccola parte, diminuire il consumo dell’energia prodotta a partire dai combustibili fossili.
Il lavoro degli ingegneri dell’Università di Alberta e di Biome Renewables dimostra come l’ispirazione dalla natura possa portare a innovazioni significative anche nel campo delle energie rinnovabili. Il nuovo modello di ali ispirate al condor andino nelle turbine eoliche non solo migliora l’efficienza energetica, ma rappresenta anche un passo avanti verso una maggiore sostenibilità e una riduzione dell’impatto ambientale.
Le estremità alari delle turbine sono un esempio di come il mondo naturale possa essere una fonte di ispirazione, e in alcuni casi trovare soluzioni ai problemi tecnici di progettazione, in una disciplina in costante crescita chiamata biomimetica.
Il collega di Beck Khashayar Rahnamay Bahambary, assistente di ricerca e coautore dello studio, afferma: “È incredibile come la natura si sia evoluta nel corso dei millenni per arrivare a progetti così ottimali“.
Per sfruttare i risultati promettenti di questo studio, Beck e il suo team di ricercatori stanno verificando se il nuovo retrofit bio-ispirato sia applicabile nel mondo reale. Le sfide legate a questa nuova scoperta includono lo studio del movimento instabile della turbina eolica usando modelli di turbolenza più avanzati. Le condizioni di ingresso utilizzate in questo studio sono una rappresentazione idealizzata delle condizioni di lavoro della turbina eolica, quindi uno dei prossimi step sarà simulare condizioni più vicine ai progetti industriali.
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