I ricercatori hanno modellato la fluidodinamica delle turbine eoliche multi-rotore, e come interagiscono nei parchi eolici. La ricerca dimostra un chiaro vantaggio per un modello di turbina con quattro rotori.

Con i loro 220 metri di diametro, le turbine eoliche del futuro parco eolico di Dogger Bank nel Mare del Nord sono le più grandi del mondo. Ma grande, più grandi, più grande non è necessariamente il migliore quando si tratta di turbine eoliche.

I ricercatori dell'Università di Aarhus e dell'Università di Durham nel Regno Unito hanno ora modellato la fluidodinamica delle turbine eoliche multirotore tramite simulazioni numeriche ad alta risoluzione, e si scopre che le turbine eoliche con quattro rotori su una fondazione hanno una serie di vantaggi.

Una turbina eolica raccoglie energia dal vento in entrata, ma quando il vento passa tra le pale della turbina, viene creata una regione con velocità del vento inferiori e turbolenza maggiore chiamata scia di turbine eoliche. Una seconda turbina eolica a valle è interessata da questa turbolenza in diversi modi. Prima di tutto, produce meno energia, e in secondo luogo, il carico strutturale è aumentato.

"Nello studio, abbiamo scoperto che la turbolenza e le correnti nella scia delle turbine si riprendono molto più velocemente con le turbine multi-rotore. Ciò significa che, con multirotori, una seconda turbina a valle produrrà più energia e sarà soggetta a minor carico e stress, perché la turbolenza è corrispondentemente minore, "dice Mahdi Abkar, ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria, Aarhus University ed esperto di fisica del flusso e turbolenza.

Meno costi, meno problemi, più energia

Una turbina eolica con più di un rotore crea meno turbolenza, e il vento si "ripristina" più velocemente, il che significa una maggiore produzione di energia. E questa è una conoscenza importante in un momento in cui le turbine eoliche stanno diventando sempre più grandi, e quindi anche sempre più costoso.

"Puoi sempre aumentare la tua produzione di energia aumentando il diametro delle pale del rotore, ma ci sono grandi sfide strutturali nella costruzione di queste massicce costruzioni con diametri superiori a 150 metri. I fabbisogni di materiale aumentano, il trasporto delle strutture è ingombrante e costoso, e diventa più costoso mantenere le turbine eoliche, "dice Mahdi Abkar.

Una turbina con quattro rotori costa ca. 15% in meno da costruire rispetto a una turbina con un rotore, anche se le lame coprono complessivamente la stessa area. Allo stesso tempo, una costruzione con quattro rotori è molto più leggera e quindi più facile da trasportare. E se uno dei rotori smette di funzionare, il resto della turbina continuerà a produrre energia, a differenza delle normali turbine eoliche.

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che le singole turbine multi-rotore producono effettivamente leggermente più energia delle turbine a singolo rotore:ca. altri 2.

"Abbiamo esplorato diverse geometrie e dinamiche delle turbine multi-rotore e abbiamo scoperto che la costruzione ottimale è una turbina con quattro rotori il più distanti possibile. Quest'ultimo si traduce in una minore turbolenza a valle e una stabilizzazione più rapida della scia dietro il turbine eoliche, ", afferma l'assistente professore Mahdi Abkar.