Immagina un mondo in cui metà della nostra elettricità è generata in modo rinnovabile da parchi eolici offshore. Ora immagina un potente uragano che colpisce la costa dove si trova quella fattoria. Se gli sviluppatori, ingegneri e responsabili politici non si sono preparati per questo evento, la costa potrebbe affrontare gravi conseguenze come blackout e cali di tensione. Questo è uno scenario che Sanjay R. Arwade, professore di ingegneria civile e ambientale presso UMass Amherst, sta lavorando per evitare che l'eolico offshore diventi più importante nel mercato statunitense.

"L'eolico offshore è una grande opportunità per gli Stati Uniti, in particolare sulla costa orientale... ma lungo la costa orientale degli Stati Uniti, ci sono rischi di uragani, un problema che sappiamo modellare e mitigare. Ci vorrà solo il lavoro di ricerca per assicurarci di fare lo sviluppo nel modo giusto, " dice Arwade.

UMass Amherst dispone degli strumenti e degli esperti necessari per affrontare i problemi di ricerca posti dall'eolico offshore. Il campus è sede del Wind Energy Center (WEC), dove si studia gran parte di queste valutazioni del rischio, e i ricercatori UMass hanno ampiamente contribuito a un rapporto di valutazione e raccomandazione del vento offshore pubblicato di recente dal Massachusetts Research Partnership in Offshore Wind. Il rapporto suggerisce che il Massachusetts potrebbe essere un leader nello sviluppo dell'eolico offshore negli Stati Uniti. Arwade, membro del WEC e coautore del rapporto, ha guidato un team di studenti laureati e ricercatori post-dottorato per determinare i rischi posti dagli uragani attraverso simulazioni ed esperimenti.

"Molto di quello che stiamo facendo è mettere insieme componenti di ricerca che sono ben compresi da soli ma non sono stati collegati in modi significativi, "Arwade ha detto, "Le persone sanno come fare l'analisi delle strutture offshore, dall'industria petrolifera e del gas negli Stati Uniti all'industria eolica offshore in Europa. Le persone in larga misura sanno come modellare gli uragani, ma quello che non è stato fatto è mettere insieme queste due cose".

Attraverso collaborazioni con altre università, Arwade afferma che il suo team e i suoi collaboratori hanno scoperto che gli uragani hanno caratteristiche nei loro campi eolici che potrebbero essere importanti per la progettazione di turbine eoliche offshore. Hanno anche osservato come le grandi onde che si infrangono interagiscono con le strutture. Un'altra ricerca su cui sta lavorando il team di Arwade include l'esame di turbine a fondo fisso e flottante e le opportunità che ne derivano, creare mappe di dove si verificano le onde che si infrangono e utilizzare scenari per esaminare le probabilità di uragani in relazione ai cambiamenti climatici in futuro.

A sua volta, La ricerca del WEC sulla valutazione del rischio degli uragani andrà a beneficio dell'industria eolica offshore fornendo agli sviluppatori le informazioni di cui hanno bisogno per progettare e implementare fattorie offshore tenendo conto della sicurezza e dell'affidabilità energetiche.

"Fornendo modelli migliori per il rischio di uragani, penso che possiamo contribuire ad assicurare la sicurezza energetica, essenzialmente per aiutare le autorità di regolamentazione a garantire che tra 20 anni, quando raggiungeremo una presenza più forte nel settore delle energie rinnovabili, che quando accendi l'interruttore, le luci si accendono" dice Arwade.

Un altro importante impatto sulla sicurezza della progettazione offshore sta cambiando gli standard per garantire strutture eoliche offshore sicure ed efficaci.

"La cosa più importante che accadrà sarà la revisione dei codici di progettazione, " Arwade ha detto della ricerca che sta facendo la sua squadra, "Quindi, quando un gruppo di ingegneri va a progettare una struttura, quello che fanno è fare riferimento a codici di progettazione o specifiche di progettazione e quei codici di progettazione istruiscono efficacemente l'ingegnere su quanto sia forte realizzare una struttura in una determinata posizione. Dice all'ingegnere quali sono i carichi e cose del genere. Ci sono già stati alcuni progressi in questa direzione verso lo sviluppo di standard di progettazione basati sugli uragani, ma penso che è lì che si sentirà l'impatto".

L'eolico offshore sta diventando un'industria globale che necessita di ulteriori ricerche per avanzare negli Stati Uniti. Il suddetto rapporto ha stimato che "l'elettricità come frazione del consumo energetico mondiale aumenterà dal 18% attuale al 40% nel 2050", e che "l'86% di quell'elettricità sarà generata da risorse rinnovabili, la quasi totalità proverrà dall'energia eolica (a terra e in mare aperto), solare fotovoltaico, e idroelettrico».

Il lavoro che Arwade e altri esperti di UMass Amherst stanno facendo è importante per il futuro dell'eolico offshore nel Massachusetts. Il campus è pronto ad assumere un ruolo guida nella ricerca, con molte raccomandazioni incluse nel rapporto.

"Non possiamo permetterci che questo settore venga danneggiato da fallimenti imprevisti, "dice Arwade.