Proposto un innovativo sistema di rinforzo a cavi per turbine eoliche offshore in grado di resistere a carichi combinati di vento, onde e sismi

Aggiungi Rinnovabili tra i preferiti su Google

Arriva dall’Australia la turbina eolica antisismica

Potrebbe resistere a terremoti, violente raffiche di vento, onde gigantesche e potrebbe farlo anche se tutti e tre gli eventi dovessero verificarsi contemporaneamente. È l’innovativa turbina eolica offshore “rinforzata”, disegnata da un gruppo di ingegneri dell’Università di Tecnologia di Sydney, in Australia.

Per aiutare gli aerogeneratori a spingersi dove le condizioni ambientali possono essere estreme, gli scienziati hanno progettato una speciale armatura sospesa per gli aerogeneratori. Una sorta di gabbia da applicare alla torre per rendere queste macchine resistenti a carichi sismici, eolici e ondosi combinati.

Spiega il professor Behzad Fatahi che ha guidato il team: “Le turbine eoliche offshore stanno diventando sempre più grandi, e sempre più spesso per la loro installazione vengono proposte regioni in cui i terremoti rappresentano una reale preoccupazione in fase di progettazione”.

Dove implementare la nuova armatura eolica?

La ricerca fa chiaramente riferimento alla cintura di fuoco del Pacifico, una fascia di circa 40.000 km che “costeggia” Australia, Asia e Americhe, ritenuta la più attiva al mondo dal punto di vista tettonico. Solo nelle acque asiatiche di questa cintura sono previsti piani per la realizzazione di oltre un centinaio di GW di wind farm.

Ma non è necessario andare così lontano per imbattersi nel rischio di terremoti in mare. Tutta la regione mediterranea è sismicamente attiva a causa della convergenza verso nord della placca africana rispetto alla placca eurasiatica. Pertanto anche i progetti per lo sviluppo dell’eolico offshore nel bacino mediterraneo potrebbero godere dell’innovazione.

“La nostra ricerca – prosegue Fatahi – dimostra che un concetto di rinforzo strutturale relativamente semplice, ispirato ai sistemi di cavi strallati utilizzati in ponti e torri, può migliorare significativamente le prestazioni dinamiche delle turbine eoliche in mare”.

Gli attuali sistemi anti terremoto

Beninteso, esistono già dei sistemi di smorzamento tradizionali, gli stessi che durante il terribile terremoto e maremoto del Giappone nel 2011 – lo stesso che ha danneggiato la centrale nucleare di Fukushima – hanno permesso al parco eolico offshore di Kamisu di superare indenne la catastrofe.

Tuttavia questi sistemi presentano dei limiti intrinseci: gli smorzatori di massa sintonizzati, ad esempio, sono in grado di ridurre la flessione della torre, ma la loro efficacia dipende dal corretto funzionamento del meccanismo, che non è sempre garantito; gli smorzatori liquidi flessibili riducono invece le oscillazioni, ma l’efficacia sulle accelerazioni varia in base alla frequenza del terremoto.

La soluzione proposta dalla ricerca australiana ricorre a una soluzione ben nota nei ponti sospesi: tiranti in cavo d’acciaio ad alta resistenza. Il design permette di aumentare la rigidità flessionale della torre eolica e ridurre le risposte dinamiche dannose durante eventi di carico estremi.

I risultati della modellazione

Per valutare la bontà dell’intuizione, gli ingegneri hanno modellato questa sorta di armatura sospesa su una turbina di grandi dimensioni da 15 MW, in linea con la tendenza del mercato verso aerogeneratori sempre più grandi.

“Le simulazioni hanno dimostrato che la struttura a cavi strallati riduce in modo sostanziale le accelerazioni, le sollecitazioni e le deformazioni della torre. In diversi casi in cui il modello convenzionale della turbina ha subito snervamento o instabilità, la torre rinforzata è rimasta strutturalmente intatta”, scrive l’ateneo.

Nel dettaglio lo studio ha rilevato come il sistema di tiranti contribuisca a smorzare le forze interne nelle sezioni superiori della torre, aumentando la rigidità strutturale, riducendo la risonanza e prevenendo l’ovalizzazione sezionale della torre, un meccanismo di deformazione che può contribuire all’instabilità. Ma gli autori mettono anche le mani avanti: il design proposto è nuovo e saranno necessarie obbligatoriamente ulteriori ricerche prima di poterlo implementare.

la ricerca, intitolata Novel cable stay reinforced offshore wind turbine resisting combined seismic, wind and wave loading, è pubblicata su Ocean Engineering.