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Alte prestazioni e innovazione: qual è la differenza tra la turbina Wells e la turbina Hanna?
Con la crescente domanda globale di energia rinnovabile, la colonna d'acqua a vortice (OWC), come nuovo dispositivo di conversione dell'energia delle onde, ha gradualmente attirato l'attenzione della gente. Questi dispositivi possono generare energia in modo efficace attraverso il movimento delle onde oceaniche. Considerati i potenziali benefici ambientali, sempre più aziende stanno iniziando a progettare dispositivi OWC più efficienti. Tra le molte tecnologie, il design e le caratteristiche prestazionali delle turbine Wells e Hanna hanno attirato l'attenzione diffusa.
La colonna d'acqua a vortice guida il flusso d'aria nello spazio chiuso con il suo corpo idrico corrente, generando energia utilizzabile.
Componenti OWC di base
I componenti principali dell'attrezzatura OWC includono la camera di raccolta e il sistema di conversione della potenza (PTO). La progettazione del sistema PTO è un fattore chiave che influisce sull'efficienza dell'OWC, che può convertire il flusso d'aria bidirezionale nell'energia richiesta.
Progettazione del sistema PTO e della turbina
Il sistema della presa di forza svolge un ruolo fondamentale nelle attrezzature OWC. Deve essere progettato per gestire il flusso d'aria all'interno e all'esterno della camera di raccolta e convertirlo in elettricità o altre forme di energia. La turbina Wells, progettata da Aaron Arthur Wells negli anni '70, ha rappresentato un'innovazione rivoluzionaria in questo tipo di apparecchiature.
I vantaggi e gli svantaggi della turbina Wells
La turbina Wells adotta un profilo alare simmetrico, che le consente di mantenere la rotazione nella stessa direzione quando è rivolta al flusso d'aria in direzioni diverse. Questo design rende la turbina Wells di facile manutenzione ed economica, tuttavia produce una maggiore resistenza a portate d'aria elevate a causa dell'elevato angolo di attacco del profilo alare, influenzando l'efficienza.
Le turbine Wells hanno un'efficienza ottimale a basse velocità del flusso d'aria, ma le loro prestazioni sono compromesse a flussi d'aria più veloci.
Innovazione delle turbine Hanna
Nel 2009, la turbina Hanna, progettata dall'attivista ambientale John Clark Hanna, rappresentava un miglioramento della turbina Wells. Il design della turbina Hanna utilizza rotori gemelli con un profilo alare asimmetrico e ha un angolo di attacco basso, che le consente di mantenere un'elevata efficienza in varie condizioni operative.
Rispetto alla turbina Wells, la turbina Hanna è più resistente ai disturbi durante il funzionamento, ha una coppia maggiore e una finestra di prestazioni migliore.
Cenni storici
Il concetto delle colonne d'acqua a vortice può essere fatto risalire alle boe a campana del XIX secolo. Questi primi dispositivi utilizzavano la pressione dell'aria della camera di raccolta per emettere un suono come segnale di avvertimento in mare. Nel 1947, un comandante navale giapponese utilizzò per la prima volta colonne d’acqua a vortice per la produzione di energia, aprendo la strada a futuri progressi nella tecnologia OWC.
Principali progetti di centrali elettriche OWC
LIMPET
La centrale elettrica LIMPET in Scozia è operativa dal 2001 ed è dotata di una turbina Wells di 2,6 metri di diametro in grado di generare 500 kW di energia elettrica.
Centrale elettrica di Mutriku
La centrale elettrica di Mutriku, messa in servizio nel 2011, dispone di 16 turbine a pozzi ed è in grado di generare circa 300 kW di elettricità, a seconda delle condizioni ambientali favorevoli.
Boa OE
OE Buoy, sviluppato da OceanEnergy, è in fase di test e si prevede che produrrà circa 500 MW di potenza a piena scala.
Impatto ambientale
La maggior parte degli impatti della tecnologia della colonna d'acqua a vortice sull'ecologia marina sono relativamente piccoli e i componenti che non funzionano nell'acqua possono creare habitat artificiali per la vita marina. Tuttavia, l’inquinamento acustico è ancora un problema importante a cui gli sviluppatori OWC devono prestare attenzione.
Nel contesto della crescente importanza delle energie rinnovabili, si registrano diversi progressi in diverse tecnologie. I concetti di progettazione mostrati dalle turbine Wells e Hanna presentano ciascuno i propri vantaggi e svantaggi. In che modo il futuro sviluppo di OWC cambierà il modo in cui utilizziamo l'energia oceanica?
