L'ex leader dei Verdi australiani Bob Brown ha fatto notizia questa settimana dopo essersi opposto alla proposta di un parco eolico a Robbins Island, in Tasmania. Lo sviluppo vedrebbe la costruzione di 200 torri, ciascuno in piedi a 270 metri dalla base alla punta delle loro lame.

Tralasciando la questione dello sviluppo di Robbins Island, queste saranno torri straordinariamente alte. Però, si adattano perfettamente all'attuale tendenza per le turbine eoliche.

Le turbine eoliche sono disponibili in molti modelli, ma il più comune è il cosiddetto tipo ad "asse orizzontale", che sembrano fan giganti su pali. Questo tipo di turbina è altamente efficiente nel trasformare l'energia del vento in energia elettrica.

Osservatori attenti avranno notato che queste turbine sono cresciute di dimensioni nel corso degli anni. Negli anni '90, le turbine eoliche avevano tipicamente altezze del mozzo e diametri del rotore dell'ordine di 30 m. Oggi, le altezze del mozzo e i diametri del rotore si spingono ben oltre i 100 m.

Più grande è meglio

Quando si tratta di turbine eoliche, più grande è decisamente meglio. Maggiore è il raggio delle pale del rotore (o diametro del "disco del rotore"), più vento possono utilizzare le pale per trasformarsi in coppia che aziona i generatori elettrici nel mozzo. Più coppia significa più potenza. Aumentare il diametro significa che non solo si può estrarre più potenza, ma può essere fatto in modo più efficiente.

Pale della turbina più grandi e più lunghe significano una maggiore efficienza aerodinamica. Creare più potenza in una turbina significa che si perde meno energia quando viene spostata nel sistema di trasmissione, e da lì nel generatore elettrico. Le economie di scala forniscono una spinta schiacciante alle società di energia eolica per sviluppare pale del rotore più grandi.

Anche le turbine eoliche stanno diventando più alte a causa del modo in cui il vento viaggia in tutto il mondo. Poiché l'aria è viscosa (come il miele molto sottile) e si "attacca" al suolo, la velocità del vento ad altitudini più elevate può essere molte volte superiore a quella del suolo.

Quindi è vantaggioso mettere la turbina in alto nel cielo dove c'è più energia da estrarre. Anche il terreno collinare (come un crinale di montagna) può distorcere il vento, richiedendo agli ingegneri di progettare le turbine eoliche in modo che siano ancora più alte per catturare il vento. Le turbine eoliche utilizzate in mare aperto sono generalmente più grandi e più alte a causa dei livelli più elevati di energia eolica disponibile in mare.

Tipicamente, le turbine onshore (più comuni in Australia) hanno pale lunghe tra 40 me 90 m. L'altezza delle torri è generalmente nell'ordine di 150 m. Le turbine offshore (quelle situate in mare e comuni in Europa) sono molto più grandi.

Uno dei più grandi progetti di turbine eoliche al mondo, Haliade-X offshore da 12 megawatt di General Electric, ha lame da 107 m e un'altezza totale di 260 m. A titolo di confronto, La torre Centrepoint di Sydney è alta 309 m.

Se le turbine di Robbins Island sono effettivamente costruite a 270 m, come riportato dai media, avrebbero eclissato i colossi della General Electric. Non posso parlare della probabilità di questo, ma presumo che gli ingegneri dovranno selezionare la migliore turbina per le condizioni del vento prevalenti e le infrastrutture esistenti.

Altezze impegnative

La ricerca di turbine sempre più grandi arriva con la sua giusta quota di sfide ingegneristiche.

Le lame più lunghe sono più flessibili di quelle più corte, che può creare vibrazioni. Se non controllato, questa vibrazione influisce sulle prestazioni e riduce la vita delle lame e di tutto ciò a cui sono attaccate, come il cambio o il generatore.

I materiali e le tecniche di produzione vengono costantemente perfezionati per creare prodotti più lunghi, e più duraturo, lame a turbina.

Le turbine più alte generano più potenza, che carica maggiormente il cambio e il sistema di trasmissione, richiedendo agli ingegneri meccanici di sviluppare nuovi modi per convertire la coppia sempre crescente in energia elettrica. Anche le turbine eoliche più alte necessitano di torri di supporto e fondamenta più robuste. L'elenco delle sfide è lungo.

Man mano che le turbine crescono, così fa anche il rumore che fanno. La principale fonte di rumore si verifica sul bordo esterno delle lame. Qui, la turbolenza causata dalla lama stessa crea un suono "sibilante" mentre passa sopra il bordo d'uscita. Viene creato più rumore quando la lama attraversa la turbolenza atmosferica nel vento mentre soffia nella torre.

Il rumore non è solo una questione di dimensioni. Se una turbina viene posta sulla scia di un'altra, il rumore delle sue pale che attraversano l'aria molto turbolenta creata dalla turbina a monte sarà molto forte.

Tenere sotto controllo il rumore richiede soluzioni inventive, come prendere in prestito idee dalla natura:il gufo che vola silenzioso usa piume seghettate per controllare il rumore e queste vengono ora utilizzate per rendere più silenziose le turbine rumorose.

Certo, le sfide ingegneristiche non sono le uniche considerazioni per la creazione di parchi eolici. Effetti ambientali, rumore, tutti gli impatti visivi e le altre preoccupazioni della comunità devono essere considerati, come con qualsiasi grande progetto infrastrutturale. Ma le turbine eoliche sono una delle forme di energia rinnovabile più convenienti e tecnologicamente sofisticate, e man mano che il mondo sviluppato farà i conti con il cambiamento climatico, ne vedremo solo altri.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.