Probabilmente li hai visti, magari durante lunghi viaggi:turbine eoliche con enormi, lame rotanti ipnotiche, sfruttando l'energia pulita del vento per la conversione in energia elettrica. Quello che potresti non sapere è che per l'esplosione del numero di turbine eoliche in uso mentre abbracciamo fonti di energia più pulite, questi parchi eolici molto probabilmente non sono così produttivi come potrebbero essere.

"Abbiamo progettato turbine per l'uso da soli, ma non li usiamo quasi mai più da soli, " ha affermato il professore di ingegneria meccanica UC Santa Barbara Paolo Luzzatto-Fegiz, la cui specialità risiede nella meccanica dei fluidi. Storicamente, Egli ha detto, le turbine eoliche sono state utilizzate singolarmente o in piccoli gruppi, ma mentre il mondo si muove verso tecnologie energetiche più verdi, ora si trovano in gruppi di centinaia o migliaia.

Il problema con queste grandi installazioni è che ogni macchina, che è stato progettato per estrarre quanta più energia possibile dal vento in arrivo, potrebbe non "giocare bene" con gli altri, Ha spiegato Luzzatto-Fegiz. A seconda di come sono posizionate le turbine l'una rispetto all'altra e al vento prevalente, quelli non direttamente nel percorso del vento potrebbero essere lasciati per estrarre energia dal flusso d'aria significativamente impoverito.

"Queste turbine ora sono molto brave a estrarre energia dal vento, ma formano anche queste grandissime ombre di vento, " disse Luzzatto-Fegiz, chi è l'autore principale di "Modelli di trascinamento per parchi eolici completamente sviluppati:effetti della stabilità atmosferica e un limite ideale per le prestazioni dei parchi eolici, " pubblicato sulla rivista dell'American Physical Society Fluidi per la revisione fisica . Simile a come le strutture possono attenuare il flusso di luce da un lato all'altro, anche l'energia eolica viene ridotta mentre fluisce dalla parte anteriore della turbina a quella posteriore. Il risultato è che non tutte le turbine di un parco eolico sono all'altezza del loro potenziale.

"Così, puoi vedere che non si tratta di imballare più turbine sul tuo pezzo di terra, perché a un certo punto si ottengono questi rendimenti decrescenti, " ha detto. "C'è un punto in cui se continui ad aggiungere turbine la quantità di energia che ottieni diminuisce".

Però, secondo Luzzatto-Fegiz e il coautore Colm-cille P. Caulfield, professore all'Università di Cambridge nel Regno Unito, ci sono modi per aggirare questo problema dei rendimenti decrescenti del vento. E, loro hanno detto, questi miglioramenti potrebbero tradursi in miglioramenti di ordine di grandezza nella produzione di energia dei parchi eolici.

L'obiettivo principale, secondo i ricercatori, è quello di dare a tutte le turbine l'accesso al flusso d'aria ad alta velocità, da cui possono estrarre una maggiore quantità di energia. Poiché il vento sopra la fattoria è molto più veloce che tra le turbine, mescolare il flusso d'aria sulla scia delle turbine con l'aria sopra potrebbe essere la chiave per ottenere più risultati per la tua turbina eolica.

"Se potessi in qualche modo inventare un gadget che per ciascuna di queste turbine fa sì che queste scie si mescolino molto rapidamente, puoi potenzialmente avere questi enormi miglioramenti, "Ha detto Luzzatto-Fegiz.

Un'altra potenziale soluzione è una versione relativamente nuova della turbina eolica, in cui le lame ruotano su un asse verticale, come le lame per frullare le uova, in contrapposizione al tradizionale asse orizzontale.

"Questi non si comportano bene normalmente da soli, ma è significativo che essenzialmente possano causare una miscelazione molto più forte nelle loro scie, " Egli ha detto, "e le persone hanno dimostrato che se li metti in una disposizione in cui girano in direzioni opposte l'uno rispetto all'altro possono causare una miscelazione molto bella".

I modelli sviluppati dai ricercatori potrebbero portare a parchi eolici più performanti, che in alcuni casi potrebbe non richiedere tante turbine come si pensava in precedenza, riducendo così i potenziali costi. I modelli potrebbero anche tradursi in soluzioni personalizzate che coinvolgono il terreno specifico dei siti dell'azienda agricola, e modelli meteorologici locali.

"Siamo davvero entusiasti di poter modellare tutto in modo molto accurato, ", ha detto Luzzatto-Fegiz.