Il vento può essere utilizzato come fonte di energia rinnovabile, pulita, incontaminata e inesauribile. Tali caratteristiche hanno aiutato le tecnologie dell'energia eolica a fornire un contributo chiave allo sviluppo sostenibile della società, che è necessario date le dimensioni e la popolazione sempre crescenti delle nostre città. Questi contesti urbani possono certamente trarre vantaggio dall'attuazione di strategie per l'energia eolica e negli ultimi anni hanno attirato una notevole attenzione. Per il suo dottorato di ricerca ricerca, Yu-Hsuan Juan ha studiato come migliorare il potenziale dell'energia eolica urbana in un ambiente urbano compatto. La sua ricerca rivela che una corretta progettazione di grattacieli potrebbe dare origine a nuove entusiasmanti possibilità in relazione all'energia eolica urbana.

Un modo per limitare l'espansione urbana incontrollata nelle nostre città e per raggiungere contemporaneamente uno sviluppo urbano più sostenibile consiste nell'utilizzare il concetto di città compatta. La città compatta si riferisce al concetto di impiegare una buona pianificazione per ottenere una forma o una disposizione edilizia urbana sostenibile complessivamente più compatta, non solo coinvolgendo densità più elevate di grattacieli, ma anche collegata da un efficiente sistema di trasporto pubblico. Con la crescente densificazione urbana, il design e la sostenibilità delle città compatte con grattacieli stanno diventando più importanti.

Più turbolenza

Gli edifici con un'altezza di 100 metri o più sono ormai abbastanza comuni in molte città del mondo, con questi edifici soggetti a venti di alta quota. Sarebbe un enorme spreco se non si sfruttassero tali strutture per la produzione di energia eolica d'alta quota. Quando il vento passa attraverso gli spazi ristretti tra i grattacieli, possono verificarsi velocità del vento che si muovono più rapidamente con il potenziale per essere convertite in altre forme di energia.

Tuttavia, il vento tende ad essere più turbolento e meno prevedibile nelle aree urbane a causa della complessità e dell'eterogenea asperità del terreno. Pertanto, valutazioni accurate e ad alta risoluzione dell'eolico urbano sono fondamentali per raccogliere informazioni che potrebbero essere utilizzate nella progettazione di installazioni per sfruttare appieno l'energia eolica. In quanto strumento efficace per la progettazione urbana in fase iniziale, le simulazioni che utilizzano la fluidodinamica computazionale (CFD) sono state riconosciute come uno strumento chiave per analizzare il potenziale dell'energia eolica urbana.

Posizione, posizione, posizione

Per il suo dottorato di ricerca ricerca, Yu-Hsuan Juan ha esplorato il potenziale per la generazione di energia eolica urbana soggetta a una serie di parametri per grattacieli nelle immediate vicinanze come il layout urbano, il design degli angoli degli edifici e la densità urbana. I risultati della convalida CFD mostrano un ragionevole accordo per la velocità media del flusso e l'intensità della turbolenza tra le previsioni CFD e i dati degli esperimenti in galleria del vento.

Yu-Hsuan ha osservato che la distanza tra gli edifici, che di solito è molto piccola rispetto all'altezza dell'edificio per aree compatte di grattacieli, può aumentare significativamente la velocità media del vento e il potenziale dell'energia eolica a causa del noto effetto di concentrazione. Pertanto, l'impatto della geometria degli edifici e la loro disposizione sono di particolare interesse quando si tratta di caratterizzare e migliorare il potenziale energetico eolico urbano.

La ricerca di Yu-Hsuan ha rivelato che può essere più efficace studiare alternative di progettazione più ampie attraverso la pianificazione della progettazione urbana iniziale, e quindi ideare la configurazione ottimale dei grattacieli nella cosiddetta città compatta per realizzare la fattibilità della raccolta urbana di energia eolica per uno sviluppo urbano sostenibile.