lunedì, Novembre 29, 2021
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Perché la California è all'avanguardia nella tecnologia dei parchi eolici galleggianti?

La California settentrionale ha alcuni dei venti offshore più forti degli Stati Uniti, con un immenso potenziale per la produzione di energia pulita. Ma ha un problema. La sua piattaforma continentale diminuisce rapidamente, rendendo costosa se non impossibile la costruzione di turbine eoliche tradizionali direttamente sul fondo del mare.

Una volta che l'acqua diventa profonda più di circa 200 piedi, all'incirca l'altezza di un edificio di 18 piani, queste strutture "monopile" sono praticamente fuori questione.

È emersa una soluzione che è in fase di sperimentazione in diverse località in tutto il mondo: realizzare turbine eoliche galleggianti. Infatti, in California, dove la siccità sta mettendo sotto pressione la fornitura di energia idroelettrica e gli incendi hanno minacciato le importazioni di elettricità dal Pacifico nord-occidentale, lo stato sta portando avanti i piani per sviluppare i primi parchi eolici offshore galleggianti della nazione mentre parliamo.

Quindi come lavorano?

Tre modi principali per far galleggiare una turbina

Una turbina eolica galleggiante funziona proprio come le altre turbine eoliche: il vento spinge sulle pale, facendo girare il rotore, che aziona un generatore che crea elettricità. Ma invece di avere la sua torre incastonata direttamente nel terreno o nel fondale marino, una turbina eolica galleggiante si trova su una piattaforma con cime di ormeggio, come catene o funi, che si collegano alle ancore nel fondo marino sottostante.

Queste linee di ormeggio mantengono la turbina in posizione contro il vento e la tengono collegata al cavo che rimanda l'elettricità a riva.

La maggior parte della stabilità è fornita dalla piattaforma galleggiante stessa. Il trucco è progettare la piattaforma in modo che la turbina non si inclini troppo in caso di forti venti o tempeste.

Tre dei tipi comuni di piattaforma galleggiante per turbine eoliche. Josh Bauer/NREL

Esistono tre tipi principali di piattaforme:

  • Una piattaforma della boa del longherone è un lungo cilindro cavo che si estende verso il basso dalla torre della turbina. Galleggia verticalmente in acque profonde, appesantito con zavorra nella parte inferiore del cilindro per abbassare il suo centro di gravità. Viene quindi ancorato in posizione, ma con linee allentate che gli consentono di muoversi con l'acqua per evitare danni. Le boe sono state utilizzate per anni dall'industria petrolifera e del gas per le operazioni offshore.

  • Le piattaforme semisommergibili hanno grandi scafi galleggianti che si estendono dalla torre, anch'essi ancorati per evitare la deriva. I progettisti hanno sperimentato più turbine su alcuni di questi scafi.

  • Le piattaforme delle gambe di tensione hanno piattaforme più piccole con linee tese che corrono direttamente al piano sottostante. Questi sono più leggeri ma più vulnerabili ai terremoti o agli tsunami perché si affidano maggiormente alle linee di ormeggio e alle ancore per la stabilità.

Ogni piattaforma deve supportare il peso della turbina e rimanere stabile durante il funzionamento della turbina. Può farlo in parte perché la piattaforma cava, spesso realizzata con grandi strutture in acciaio o cemento, fornisce galleggiabilità per supportare la turbina. Poiché alcuni possono essere completamente assemblati in porto e trainati per l'installazione, potrebbero essere molto più economici delle strutture a fondo fisso, che richiedono imbarcazioni speciali per l'installazione in loco.

L'Università del Maine ha sperimentato una piccola turbina eolica galleggiante, di circa un ottavo di scala, su una piattaforma semisommergibile. Prevede di lanciare una versione completa con i partner aziendali nel 2023. AP Photo/Robert F. Bukaty

Le piattaforme galleggianti possono supportare turbine eoliche in grado di produrre 10 megawatt o più di potenza, dimensioni simili ad altre turbine eoliche offshore e molte volte più grandi della capacità di una tipica turbina eolica onshore che potresti vedere in un campo.

Perché abbiamo bisogno di turbine galleggianti?

Alcune delle risorse eoliche più forti sono lontane dalla costa in luoghi con centinaia di piedi d'acqua sottostanti, come al largo della costa occidentale degli Stati Uniti, dei Grandi Laghi, del Mar Mediterraneo e della costa del Giappone.

A maggio, il segretario agli interni Deb Haaland e il governatore della California Gavin Newsom hanno annunciato l'intenzione di aprire parti della costa occidentale, al largo della Morro Bay della California centrale e vicino al confine di stato dell'Oregon, per l'energia eolica offshore. L'acqua diventa profonda rapidamente, quindi qualsiasi parco eolico che si trova anche a poche miglia dalla costa richiederà turbine galleggianti. Newsom ha affermato che l'area potrebbe inizialmente fornire 4,6 gigawatt di energia pulita, sufficienti per alimentare 1,6 milioni di case. Oggi è più di 100 volte l'energia eolica offshore totale degli Stati Uniti.

Alcuni dei più forti potenziali di energia eolica offshore negli Stati Uniti si trovano in aree in cui l'acqua è troppo profonda per le turbine fisse, tra cui al largo della costa occidentale e al largo del Maine. NREL

A livello globale, diversi progetti dimostrativi su vasta scala sono già operativi in ​​Europa e in Asia. Il progetto Hywind Scotland è diventato il primo parco eolico galleggiante offshore su scala commerciale nel 2017, con cinque turbine da 6 megawatt supportate da boe progettate dalla società energetica norvegese Equinor.

Mentre i parchi eolici offshore galleggianti stanno diventando una tecnologia commerciale, ci sono ancora sfide tecniche che devono essere risolte. Il movimento della piattaforma può causare forze più elevate sulle pale e sulla torre e un'aerodinamica più complicata e instabile. Inoltre, poiché le profondità dell'acqua diventano molto profonde, il costo delle linee di ormeggio, delle ancore e dei cavi elettrici può diventare molto elevato, quindi saranno necessarie tecnologie più economiche ma comunque affidabili.

Aspettatevi di vedere più turbine offshore supportate da strutture galleggianti nel prossimo futuro.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons.

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