Pale di turbine migliori per l’energia mareomotrice riducono il costo dell’attività
Se anche il sole, il vento e le maree sono tutte fonti di energia infinitamente rinnovabili, l’energia mareomotrice ha un ulteriore vantaggio. Come spiegò Newton quasi 450 anni fa, le maree sono principalmente il risultato di due dei processi più prevedibili che conosciamo: il movimento della luna intorno alla Terra mentre questa ruota sul suo asse. Pertanto, a differenza dell’energia solare ed eolica, l’energia delle maree è indipendente dalle condizioni meteorologiche e prevedibile con decenni di anticipo. Le turbine mareomotrici hanno anche un impatto meno visibile e udibile sulle comunità circostanti. Nonostante il suo potenziale e la storica leadership mondiale dell’UE in questo campo, l’energia mareomotrice contribuisce attualmente poco all’approvvigionamento elettrico dell’UE. Uno dei maggiori ostacoli è il costo. Il progetto NEMMO, finanziato dall’UE, si è concentrato sulla riduzione del costo livellato dell’energia con una campagna di progettazione olistica per migliorare le prestazioni e la durata delle pale delle turbine mareomotrici.
Sfruttare i vantaggi dell’energia mareomotrice
L’acqua è circa 800 volte più densa dell’aria, quindi le pale delle turbine mareomotrici sono più corte e robuste di quelle delle turbine eoliche. Inoltre, ruotano più lentamente, ma l’alta densità dell’acqua rispetto all’aria fa sì che le correnti di marea possano generare più energia per unità di superficie rispetto al vento. Tuttavia, data l’usura fisica e chimica imposta dalla rotazione in acqua salata densa, i bordi delle pale possono erodersi rapidamente. Questo può provocare crepe, consentendo l’ingresso di acqua, accelerando la fatica e aumentando il rischio di guasti.
Una campagna olistica di modellazione, sviluppo e collaudo
La cavitazione è un problema fondamentale per le pale delle turbine mareomotrici. Durante la rotazione delle pale, il periodico calo di pressione idrostatica sulla loro superficie induce la formazione di bolle che implodono, portando all’usura della superficie stessa. «La modellazione è stata relativamente minima nel settore delle maree. NEMMO ha iniziato con un’estesa modellazione al computer per valutare i potenziali effetti di cavitazione su versioni in scala ridotta delle pale», spiega il coordinatore del progetto Pablo Benguria di Tecnalia Research & Innovation. In parallelo, NEMMO ha sviluppato nuovi materiali, rivestimenti e processi per aumentare la durata delle pale delle turbine mareomotrici. I materiali compositi nano-potenziati hanno migliorato la resistenza alla fatica e agli urti e la microtesturizzazione della superficie delle pale ha ridotto il fenomeno delle bioincrostazioni. Sono stati sviluppati nuovi rivestimenti anti-incrostazioni non liscivianti per garantire una resistenza permanente alla cavitazione. «Le prove di fatica sono indispensabili per le pale eoliche, ed è disponibile un’enorme bibliografia di riferimenti, ma le prove di fatica delle pale delle turbine mareomotrici sono agli albori. Le nostre procedure di collaudo, che supportano il miglioramento dei modelli e quindi l’ottimizzazione dei progetti delle pale delle turbine mareomotrici, ci hanno permesso di caratterizzare i tassi di usura da cavitazione, la crescita delle bioincrostazioni e l’invecchiamento in un ambiente marino difficile, nonché di quantificare le prestazioni idrodinamiche e la durata di vita delle pale in composito», osserva Benguria. Questi risultati dovrebbero avere un impatto importante sull’aumento dell’affidabilità dei futuri progetti di pale.
Lame ottimizzate dirette in mare
Il processo di progettazione completo di NEMMO ha valutato variabili critiche finora non studiate in modo esaustivo e ha portato a un progetto complesso e ottimizzato. «Il nuovo progetto migliorerà la capacità di produzione di energia e la durata delle pale, riducendo i costi operativi dell’energia mareomotrice», riassume Benguria. Tre pale in scala reale saranno presto installate sulla turbina sperimentale ATIR del partner Magallanes Renovables, e collaudate in condizioni operative reali nelle isole Orcadi, in Scozia. Le pale della turbina mareomotrice NEMMO potrebbero arrivare presto sul mercato, riducendo gli ostacoli agli investimenti nell’energia mareomotrice e liberando la prevedibile potenza delle maree per sostenere la transizione dell’Europa verso la produzione di energia a zero emissioni nette.
Parole chiave
NEMMO, energia mareomotrice, pale di turbine mareomotrici, cavitazione, bioincrostazioni, prove di fatica
