Le turbine eoliche offshore costruite secondo gli standard attuali potrebbero non essere in grado di resistere alle potenti raffiche di un uragano di categoria 5, creando potenziali rischi per tali turbine costruite in aree soggette a uragani, nuovi spettacoli di ricerca condotti dall'Università del Colorado Boulder.

Lo studio, condotto in collaborazione con il Centro nazionale per la ricerca atmosferica di Boulder, Colorado e il National Renewable Energy Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti a Golden, Colorado, mette in evidenza i limiti dell'attuale progettazione delle turbine e potrebbe fornire una guida per i produttori e gli ingegneri che desiderano costruire turbine più resistenti agli uragani in futuro.

Lo sviluppo dell'energia eolica offshore negli Stati Uniti è aumentato negli ultimi anni, con progetti allo studio o già in corso nella maggior parte degli stati costieri atlantici dal Maine alle Carolinas, così come la costa occidentale e i Grandi Laghi. Il primo parco eolico offshore su scala industriale del paese, composto da cinque turbine, ha iniziato l'attività commerciale nel dicembre 2016 al largo della costa del Rhode Island.

Gli standard di progettazione delle turbine sono disciplinati dalla Commissione elettrotecnica internazionale (IEC). Per le turbine offshore, non esistono linee guida specifiche per i venti di uragano. Le turbine offshore possono essere costruite più grandi delle turbine terrestri, però, grazie alla capacità di un produttore di trasportare componenti stampati più grandi come le lame tramite cargo piuttosto che via terra su rotaia o camion.

Per lo studio, I ricercatori di CU Boulder hanno deciso di testare i limiti dello standard di progettazione esistente. A causa della mancanza di dati osservativi sull'altezza di una turbina eolica, hanno invece usato simulazioni di grandi vortici per creare un potente uragano con un computer.

"Volevamo capire lo scenario peggiore per le turbine eoliche offshore, e per gli uragani, questa è una categoria 5, " disse Rochelle Worsnop, un ricercatore laureato presso il Dipartimento di Scienze Atmosferiche e Oceaniche (ATOC) della CU Boulder e autore principale dello studio.

Queste simulazioni uniche ad alta risoluzione hanno mostrato che in condizioni di Categoria 5, la velocità media del vento vicino all'occhio della tempesta ha raggiunto i 90 metri al secondo, ben al di sopra della soglia di 50 metri al secondo prevista dalle norme vigenti.

"Velocità del vento di questa portata sono state osservate in precedenza negli uragani, ma solo in pochi casi e queste osservazioni sono spesso messe in discussione a causa delle condizioni pericolose e dei limiti degli strumenti, " ha affermato George Bryan di NCAR e coautore dello studio. "Utilizzando simulazioni di grandi vortici, siamo in grado di mostrare come possono svilupparsi tali venti e dove si verificano all'interno degli uragani".

Per di più, gli standard attuali non tengono conto di vier, una misura della variazione di direzione del vento attraverso una campata verticale. Nella simulazione, la direzione del vento è cambiata fino a 55 gradi tra la punta del rotore e il suo mozzo, creando uno sforzo potenzialmente pericoloso sulla lama.

I risultati potrebbero essere utilizzati per aiutare gli sviluppatori di parchi eolici a migliorare gli standard di progettazione e per aiutare le parti interessate a prendere decisioni informate sui costi, vantaggi e rischi di posizionare le turbine in aree soggette a uragani.

"Lo studio aiuterà a informare le scelte di progettazione prima che lo sviluppo dell'energia eolica offshore aumenti nelle regioni soggette a uragani, " disse Worsnop, che ha ricevuto finanziamenti dal programma di borse di studio per la ricerca universitaria della National Science Foundation per condurre questa ricerca. "Speriamo che questa ricerca aiuti i produttori e gli sviluppatori di turbine eoliche a sfruttare con successo la risorsa eolica incredibilmente potente appena oltre le nostre coste".

"Il successo potrebbe significare o costruire turbine in grado di sopravvivere a queste condizioni estreme, o comprendendo il rischio complessivo in modo che i rischi possano essere mitigati, magari con strumenti finanziari come l'assicurazione, " ha affermato la professoressa Julie Lundquist dell'ATOC e del CU Boulder's Renewable and Sustainable Energy Institute (RASEI), coautore dello studio. "La fase successiva di questo lavoro sarebbe valutare la frequenza con cui questi venti estremi avrebbero un impatto su un parco eolico offshore sulla costa atlantica nell'arco di 20-30 anni di un tipico parco eolico".

I risultati sono stati recentemente pubblicati online sulla rivista Lettere di ricerca geofisica , una pubblicazione dell'American Geophysical Union.