Mentre lo sviluppo economico della Cina continua, la domanda di energia sta aumentando di pari passo. Soddisfare questa domanda di energia attraverso i combustibili fossili sta diventando sempre più indesiderabile, perché pone rischi ambientali e climatici.

Una soluzione è abbracciare le fonti di energia rinnovabile, come l'energia eolica, e ha registrato una rapida crescita in Cina negli ultimi dieci anni. Ma molti parchi eolici vengono costruiti all'interno di regioni ad alta attività sismica.

In Journal of Renewable and Sustainable Energy , i ricercatori della Changzhou University e della Beijing University of Technology presentano il loro lavoro esplorando i comportamenti dinamici delle turbine eoliche soggette al carico combinato vento-terremoto.

Il gruppo ha scoperto che i cambiamenti nel vento aumentano e diminuiscono l'ampiezza di risposta della turbina eolica rispettivamente in caso di terremoti deboli e forti.

"L'angolo di ingresso dei terremoti influenza la risposta sismica delle turbine eoliche, a causa dell'asimmetria dello smorzamento aerodinamico e della rigidità delle pale", ha affermato Xiuli Du, coautore della Beijing University of Technology. "Il movimento del vento e del terremoto inducono entrambi la vibrazione delle turbine eoliche, in particolare le pale, che modificano il carico aerodinamico che agisce sulle pale."

Le moderne turbine eoliche su larga scala utilizzano la tecnologia di controllo della velocità e del passo variabile, il che significa che il loro comportamento dinamico è influenzato dal controller.

"Di conseguenza, la risposta dinamica delle turbine eoliche sotto l'eccitazione vento-terremoto mostra l'effetto di accoppiamento dell'aeroservoelasticità, le interazioni tra le forze inerziali, elastiche e aerodinamiche che si verificano quando un corpo elastico è soggetto a un flusso di fluido", ha affermato Du. "Anche il vento e il movimento del suolo sono campi vettoriali casuali, con complessi domini temporali e incertezze spaziali coinvolte quando combinati."

Sorprendentemente, i ricercatori hanno scoperto che il vento esercita contemporaneamente un carico dinamico e un effetto di smorzamento sulla risposta sismica delle turbine eoliche. Quindi, avvertono che considerare solo uno di questi due effetti potrebbe portare a conclusioni imprecise o addirittura errate.

"Il nostro lavoro può guidare la determinazione delle combinazioni vento-terremoto per la progettazione sismica delle turbine eoliche e aiutare direttamente a progettare le strutture delle turbine eoliche", ha affermato Du.

Le torri di supporto delle turbine eoliche situate all'interno delle aree sismicamente attive della Cina in genere non includono supporti ridondanti, quindi se uno si guasta, potrebbe causare il collasso delle turbine.

"Mentre convertono l'energia eolica in elettricità, le turbine eoliche sono nello stato operativo per la maggior parte della loro vita utile, il che rende importante studiare il comportamento dinamico delle turbine eoliche sotto il carico di vento-terremoto", ha affermato Du.