Windcity – Energia da una Natura variabile

Stiamo raccogliendo tutta l’energia che la Natura offre alle nostre Città? C’è un vento particolare che soffia sotto le turbine eoliche convenzionali: l’Urban Boundary Layer, oggi sprecato.

La generazione distribuita di energia eolica è un’opportunità circolare per le città, dove vive il 65% del nostro Pianeta. Le città potrebbero raccogliere energia dal vento e dall’acqua, ma la variabilità dei flussi presenti nell’ambiente urbano oggi riduce l’efficienza di oltre il 60%. Il punto dolente è la distanza tecnologica tra applicazioni convenzionali in cui il flusso regolare consente una buona produzione e la potenziale offerta di applicazioni per l’ambiente costruito in cui il flusso variabile costringe la macchina convenzionale a riavviarsi quasi continuamente, con un basso livello di produzione. Le turbine eoliche ad asse verticale sono caratterizzate dall’avere il loro asse di rotazione in posizione verticale, cioè trasversale alla direzione del vento, mentre le turbine eoliche ad asse orizzontale comunemente viste nelle applicazioni in scala Mega hanno l’asse di rotazione parallelo alla direzione del vento.
Mentre queste ultime hanno bisogno di orientarsi costantemente al vento per poter funzionare, le turbine ad asse verticale sono intrinsecamente omnidirezionali e quindi ampiamente riconosciute come l’opzione migliore per bassa quota, applicazioni urbane di dimensioni inferiori, dove il vento è variabile e turbolento.
Le turbine convenzionali ad asse verticale sono suddivise nei tipi a resistenza e a portanza, ma solo il tipo a portanza raggiunge la stessa efficienza di una turbina ad asse orizzontale standard. La meccanica delle turbine ad asse verticale azionate dalla portanza tuttavia non mostra capacità di autoavviamento, ed è per questo che dall’introduzione dei concetti di brevetto Darrieus in questo campo nel 1931, le comunità scientifiche e tecnologiche hanno condotto numerosi tentativi di soluzione per questa sfida, con una crescente enfasi negli ultimi anni. L’aerodinamica di tali macchine “Lift driven” è una questione molto complessa, e fortemente dipendente dal fluido accoppiato e dalle proprietà della geometria in funzione dell’angolo di rotazione: quindi le alternative più promettenti dei prototipi riguardano le caratteristiche di Geometria Variabile associate al rotore. Windcity ha progettato e brevettato un rotore a Geometria Variabile Passiva, ovvero una turbina ad Asse Verticale in grado di variare la propria geometria per ottenere l’autoavviamento richiesto della macchina solo per equilibrio dinamico con forze aerodinamiche, cioè passivamente e senza controlli elettronici. L’ottimizzazione di tale concetto per la massima raccolta di energia nei venti urbani e l’integrazione con gli edifici sono al centro di uno specifico pacchetto di lavoro nel progetto H2020 RIA Re-Cognition. La soluzione Windcity nasce dalla logica che l’opzione migliore è sempre adattarsi al cambiamento: 3 gradi di libertà sorgono spontaneamente durante il libero movimento di una qualsiasi pala in aria o in acqua: passo, diametro e rotazione.

La nostra soluzione è un equilibrio dinamico con le forze variabili della natura: senza bisogno di attuatori, servomotori o sensori, il rotore autoregola i suoi gradi di libertà per massimizzare la produzione di energia.
Tecnicamente, il rotore Windcity funziona su un’intera famiglia di curve di potenza, a differenza dei rotori a geometria fissa convenzionali che lavorano solo su una curva di potenza.

I risultati dimostrati dal progetto sono: accelerazione fino a 3-4 volte quella di turbine convenzionali con venti a bassa velocità (da 2 m / s), e la possibilità di integrare la pala con qualsiasi inverter solare standardanche ibrido con batteria, per la massima produzione di energia anche in venti urbani.
La Commissione Europea ha assegnato a Windcity lo Start-up Europe Award 2017, il Seal of Excellence per le PMI 2018, e ha concesso un Research & Innovation Action dal 2019.

Per aggiornamenti: http://www.windcity.it/blog/