Proprio così: mi sono laureato! Accadeva venerdì 26 Settembre di questo 2008 pieno di sorprese...
Ho discusso, insieme ad un collega ed amico, una tesi sulle turbine ad asse verticale, in particolare sull'analisi numerica con il modello della linea portante ed una serie di tes
t preliminari in acqua su un nuova geometria a bracci inclinati, ideata e sviluppata presso il DIAS (Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale) dell'Università di Napoli "Federico II".
Quando avrò tempo, visto che dopo appena 2 giorni son cominciati i corsi della Specialistica, magari pubblicherò un riassunto della Tesi, senza violare quel minimo di riservatezza delle attività di tirocinio. In questo post pubblico una introduzione che non fa parte del mio lavoro di Tesi, ma di uno dei testi di riferimento: spiega in poche parole cosa è una turbina eolica.
Decidere come chiamare queste macchine pone dei problemi. Il pubblico mondiale ha un concetto generale che applica ad ogni dispositivo che estrae energia dal vento, sia una pompa idraulic
a, un generatore elettrico, o un marchingegno che fa vibrare il suolo in modo che i roditori non abbiano un buon sonnellino notturno. Gli ingegneri non sono a loro agio nel chiamare “mulino” una macchina che in effetti non è un mulino e così hanno sviluppato dei termini speciali come turbina eolica, sistema di conversione dell’energia eolica, turbina eolica ad asse orizzontale/verticale ed altri. Perfino il termine sistema di generazione eolico è stato usato e poi scartato perché sembra implicare che la macchina generi vento, non elettricità. Per turbina eolica (wind turbine) si indica una macchina con pale rotanti che converte l’energia cinetica di un flusso d’aria (vento) in potenza utile.
L’estrazione di energia dal vento è un’antica attività iniziata con barche a vela, mulini a vento e macchine per sgusciare i semi di grano. Che la conoscenza e la tecnologia delle vele nautiche sia traslata nei mulini a vento è evidente dalle “vele” dei mulini Olandesi. Solo agli inizi del secolo scorso è stato portato avanti lo sviluppo di turbine eoliche “ad alta velocità” per la generazione di potenza elettrica dal vento.
Progettisti e costruttori dei primi tempi ebbero successo o fallirono in accordo con la loro esperienza ed abilità sviluppata nel corso degli anni secondo il motto “sbagliando s’impara” (trial and error). Il trionfo dell’era moderna è che ora è possibile esplorare dei design su carta e su computer prima di costruire un modello in scala reale o ridotta. Il risparmio in termini di tempo, lavoro e denaro così realizzato è talmente significativo che, come nelle industrie aeronautiche e dei trasporti in generale, la viabilità economica delle turbine eoliche potrebbe dipendere in ultimo dal loro utilizzo.
Il progetto di una turbina eolica non è affatto banale: a causa della variabilità della sorgente energetica (il vento), è come progettare un ponte che sarà utilizzato da una serie di veicoli in successione, che abbiano dei pesi diversi e del tutto casuali. Il ponte potrà essere resistente quanto si desidera, ma prima o poi un veicolo troppo pesante potrebbe attraversarlo e distruggerlo. Per timore che questa idea sia troppo deprimente, ad ogni modo si ricordi che esistono mulini a vento costruiti nei primi anni del ‘600 che sono ancora operativi. Non c’è bisogno di dire che una vita di progetto di 400 anni non è niente male!
Chi ha visto un sito di turbine eoliche negli ultimi anni ha avuto una scarsa probabilità di vedere le macchine in funzione. Le ragioni possono essere interminabili: il vento è troppo forte, il vento è troppo debole, le macchine sono a terra per manutenzione e così via. Un certo numero di costruttori è entrato in affari prima che il loro design fosse ragionevolmente testato sulla carta o sul campo. Si sospetta che gran parte della teoria disponibile non sia stata applicata correttamente in queste realizzazioni. Che le turbine eoliche siano sempre più costose di quanto dovrebbero non è sorprendente: è economicamente assurdo realizzare ed installare una modifica che ripristini il corretto funzionamento delle macchine su oltre 300 modelli già costruiti.
Vi sono molte difficoltà imprevedibili nella produzione di turbine eoliche, sia di natura tecnica che non. Un certo numero di discipline è coinvolto, dalla vita a fatica dei materiali alle interferenze elettromagnetiche causate da pale metalliche, e ignorare o dare insufficiente considerazione ad una sola di queste può risultare in un costoso fallimento.
Veramente pochi matematici od ingegneri hanno trascorso il loro tempo sospesi alla sommità di una torre alta 30 metri con un vento di 80 Km/h per ottenere esperienza nella costruzione di turbine eoliche. Sebbene tale esperienza non sia raccomandata, è evidente che il progetto di una turbina eolica richieda una giudiziosa ed armoniosa fusione tra ingegneria analitica e sperimentazione creativa, per non menzionare un profondo rispetto per l’energia del vento.
Eggleston D. M. / Stoddard F. S. 1987, Wind turbine engineering design, Van Nostrand Reinhold
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