Una nuova teoria del MIT aumenterà l’efficienza dei parchi eolici

Roma – Una nuova teoria sull’aerodinamica permetterà di realizzare parchi eolici più efficienti. E’ quanto emerge da uno studio guidato dal Massachusetts Institute of Technology (MIT) e pubblicato su Nature Communications. Le pale delle eliche e delle turbine eoliche sono progettate in base a principi aerodinamici descritti per la prima volta matematicamente più di un secolo fa. Ma gli ingegneri hanno capito da tempo che queste formule non funzionano in ogni situazione. Per compensare, hanno aggiunto “fattori di correzione” ad hoc basati su osservazioni empiriche. Ora, per la prima volta, gli ingegneri del MIT hanno sviluppato un modello completo basato sulla fisica che rappresenta accuratamente il flusso d’aria attorno ai rotori anche in condizioni estreme, come quando le pale operano a forze e velocità elevate o sono angolate in determinate direzioni. Per arrivare al nuovo modello, il team ha analizzato l’interazione tra flusso d’aria e turbine utilizzando una modellazione computazionale dettagliata dell’aerodinamica. Hanno scoperto che, ad esempio, il modello originale aveva assunto che un calo della pressione dell’aria immediatamente dietro il rotore sarebbe rapidamente tornato alla normale pressione ambiente poco più a valle. Ma si scopre, spiegano i ricercatori, che man mano che la forza di spinta continua ad aumentare, “quel presupposto è sempre più impreciso”. E l’imprecisione si verifica molto vicino al punto del limite di Betz che teoricamente prevede la massima prestazione di una turbina, e quindi è solo il regime operativo desiderato per le turbine. Attraverso la loro modellazione, i ricercatori hanno trovato un modo per compensare la dipendenza della formula originale da una modellazione unidimensionale che presupponeva che il rotore fosse sempre allineato con precisione con il flusso d’aria. Per farlo, hanno utilizzato equazioni fondamentali sviluppate per prevedere la portanza di ali tridimensionali per applicazioni aerospaziali. I ricercatori hanno derivato il loro nuovo modello, che chiamano modello di momentum unificato, basato su analisi teoriche, e poi lo hanno convalidato usando la modellazione della fluidodinamica computazionale. (30Science.com)