Le turbine eoliche onshore sono una pietra miliare del passaggio globale verso le energie rinnovabili e forniscono energia pulita e sostenibile a milioni di persone in tutto il mondo. Tuttavia, la loro presenza nei paesaggi locali incontra spesso delle resistenze, in particolare da parte dei residenti che vivono nei pressi dei parchi eolici. Le preoccupazioni principali sono due: l'impatto visivo delle grandi turbine che dominano il paesaggio e l'inquinamento acustico generato dalle pale e dai componenti meccanici in movimento.
Mentre le preoccupazioni estetiche sono più soggettive, affrontare l'inquinamento acustico è una sfida tangibile che gli ingegneri stanno affrontando attivamente. Una delle soluzioni più promettenti a questo problema viene dai progressi nell'uso dei polimeri. Questo articolo esplora i modi in cui i polimeri vengono impiegati per ridurre il rumore delle turbine eoliche e le potenziali ramificazioni che ciò potrebbe avere per l'accettazione dei parchi eolici onshore.
Capire il rumore delle turbine eoliche
Il rumore delle turbine eoliche viene generalmente classificato in due tipi:
- Rumore aerodinamico: È causato dall'interazione delle pale della turbina con l'aria durante la rotazione. Il rumore è un "fruscio" che può essere più pronunciato in aree con velocità del vento elevate.
- Rumore meccanico: Proviene dai macchinari interni della turbina, come il cambio e il generatore, che possono causare vibrazioni e suoni a bassa frequenza.
Entrambi i tipi di rumore possono essere fastidiosi per i residenti nelle vicinanze, che spesso lamentano disturbi del sonno e una riduzione generale della qualità della vita. Affrontare questi problemi di rumore è fondamentale per rendere le turbine eoliche più accettabili per le comunità locali.
I polimeri nella progettazione delle pale per ridurre al minimo il rumore aerodinamico
La forma e il materiale delle pale delle turbine eoliche giocano un ruolo fondamentale nella quantità di rumore aerodinamico che producono. Le recenti innovazioni nella progettazione delle pale si sono concentrate sull'incorporazione di polimeri per ridurre i livelli di rumore senza compromettere l'efficienza delle pale.
1. Poliuretano (PU) per i bordi antirumore
Uno dei metodi più efficaci per ridurre il rumore aerodinamico è la modifica dei bordi delle pale delle turbine eoliche. Il poliuretano (PU), un polimero versatile noto per la sua elasticità e durata, viene sempre più utilizzato per creare bordi delle pale che smorzino il rumore. Applicando il PU ai bordi d'uscita delle pale, gli ingegneri possono ridurre la turbolenza che si crea al passaggio dell'aria sulla pala, fonte primaria del "fruscio".
Un esempio: I principali produttori di turbine eoliche hanno sviluppato bordi dentellati a base di poliuretano che imitano il disegno naturale delle ali dei gufi, un uccello noto per il suo volo silenzioso. Queste dentellature, realizzate con polimeri resistenti, aiutano a spezzare il flusso d'aria intorno alla pala, riducendo i livelli di rumore senza compromettere la capacità della pala di catturare il vento in modo efficiente.
2. Rivestimenti elastomerici per la riduzione delle vibrazioni
Oltre a modificare i bordi delle pale, alle pale delle turbine eoliche vengono applicati rivestimenti a base di polimeri per ridurre il rumore. I rivestimenti elastomerici, realizzati con polimeri flessibili, aiutano ad assorbire e smorzare le vibrazioni che possono contribuire alla produzione di rumore.
Esempio: I rivestimenti in polimeri elastomerici vengono utilizzati per rivestire la superficie delle pale delle turbine eoliche, contribuendo ad assorbire le micro-vibrazioni che si verificano quando le pale si muovono nell'aria. Questi rivestimenti non solo riducono il rumore, ma migliorano anche l'efficienza aerodinamica delle pale creando una superficie più liscia, che riduce ulteriormente il rumore dovuto alla turbolenza dell'aria.
Riduzione del rumore meccanico nelle gondole delle turbine con i polimeri
Se il rumore aerodinamico è più evidente, anche il rumore meccanico può essere un problema significativo, soprattutto nelle turbine più vecchie. I componenti interni delle turbine eoliche, come riduttori e generatori, generano vibrazioni e rumori che possono propagarsi attraverso la struttura della turbina e nell'ambiente circostante. I polimeri sono sempre più utilizzati in vari componenti della navicella, l'alloggiamento che contiene i macchinari della turbina, per ridurre questo tipo di rumore.
1. Smorzamento delle vibrazioni con poliuretano e poliammide
Le turbine eoliche generano notevoli vibrazioni meccaniche, in particolare nella navicella, dove sono alloggiati il riduttore e il generatore. Il poliuretano (PU) e la poliammide (PA) sono comunemente utilizzati negli smorzatori di vibrazioni e nei supporti per assorbire queste vibrazioni, riducendo non solo il rumore ma anche proteggendo i componenti sensibili dall'usura.
Esempio: Gli smorzatori di vibrazioni a base di poliuretano sono installati tra i componenti della navicella e la struttura di supporto per assorbire l'energia meccanica prodotta durante il funzionamento. Questi smorzatori contribuiscono a evitare che le vibrazioni scendano lungo la torre della turbina e si trasmettano al suolo, riducendo così sia il rumore udibile sia le vibrazioni a bassa frequenza che alcuni residenti potrebbero trovare fastidiose.
2. Guarnizioni e cuscinetti in polimero per un funzionamento più silenzioso
Un'altra fonte di rumore meccanico nelle turbine eoliche è l'attrito tra le parti in movimento, come i cuscinetti e gli alberi. I polimeri, in particolare il politetrafluoroetilene (PTFE) e il polietilene (PE), sono utilizzati nelle guarnizioni e nei cuscinetti per ridurre l'attrito e quindi il rumore.
Esempio: Le guarnizioni e i cuscinetti a base di PTFE nelle turbine eoliche garantiscono un funzionamento più fluido riducendo al minimo l'attrito tra le parti in movimento. Questi componenti polimerici non solo riducono il rumore meccanico, ma prolungano anche la vita dei macchinari, riducendo le esigenze di manutenzione e i tempi di fermo.
Barriere acustiche e insonorizzazione
In alcuni casi, i polimeri vengono utilizzati per creare barriere o involucri che limitano la trasmissione del rumore delle turbine eoliche all'area circostante. Il cloruro di polivinile (PVC) e i polimeri acrilici sono spesso utilizzati nella costruzione di pannelli o involucri fonoassorbenti intorno alla navicella e alla base della turbina.
Esempio: Nelle aree sensibili al rumore, intorno alla base delle turbine eoliche vengono installate barriere acustiche a base di polimeri. Queste barriere, realizzate con materiali polimerici fonoassorbenti, aiutano a intrappolare e dissipare il rumore, in particolare i suoni a bassa frequenza che sono più difficili da attenuare con altri mezzi. Questo può fare una differenza significativa nel ridurre i livelli di rumore percepiti dai residenti nelle vicinanze.
Conseguenze della riduzione del rumore con i polimeri
L'uso dei polimeri per ridurre l'inquinamento acustico delle turbine eoliche ha diverse potenziali ramificazioni, sia per l'industria dell'energia eolica che per le comunità locali:
1. Maggiore accettazione dei parchi eolici da parte dell'opinione pubblica
Riducendo il rumore associato alle turbine eoliche, soprattutto nelle aree vicine ai quartieri residenziali, i polimeri possono contribuire a rendere i parchi eolici più graditi al pubblico. Ciò potrebbe portare a un minor numero di obiezioni da parte dei residenti locali e a processi di approvazione più agevoli per i nuovi progetti eolici. Poiché l'inquinamento acustico è uno dei motivi principali di opposizione ai parchi eolici, la soluzione di questo problema potrebbe migliorare significativamente l'accettazione dei progetti di energia rinnovabile.
2. Espansione dello sviluppo di parchi eolici onshore
Con la mitigazione dei problemi di inquinamento acustico, è possibile espandere lo sviluppo di parchi eolici onshore in aree precedentemente ritenute non idonee a causa di obiezioni legate al rumore. Ciò potrebbe aumentare la capacità di generazione di energia rinnovabile in regioni in cui le risorse eoliche sono abbondanti ma l'opposizione locale ha storicamente rallentato lo sviluppo.
3. Miglioramento della qualità della vita per gli abitanti delle zone limitrofe
Per i residenti che vivono nei pressi dei parchi eolici esistenti, le misure di riduzione del rumore potrebbero portare a un significativo miglioramento della qualità della vita. Con la riduzione del rumore delle turbine eoliche, le preoccupazioni relative ai disturbi del sonno e al benessere generale potrebbero essere attenuate, riducendo le tensioni tra le comunità e gli operatori dei parchi eolici.
Conclusioni
I polimeri si stanno rivelando uno strumento essenziale per affrontare una delle sfide più importanti dell'energia eolica onshore: l'inquinamento acustico. Incorporando materiali a base di polimeri nella progettazione delle pale, nei componenti della navicella e nei sistemi di insonorizzazione, le turbine eoliche stanno diventando più silenziose, più efficienti e meno dannose per le comunità vicine. Questi progressi hanno il potenziale non solo di aumentare l'accettazione dell'energia eolica da parte dell'opinione pubblica, ma anche di aprire la strada a un'ulteriore espansione dei parchi eolici onshore, contribuendo a raggiungere gli obiettivi globali di energia rinnovabile e riducendo al minimo l'impatto sui residenti locali.
Con la continua crescita del settore dell'energia eolica, le innovazioni nella tecnologia dei polimeri svolgeranno un ruolo cruciale nel garantire che l'energia eolica rimanga una fonte di energia sostenibile, efficiente e rispettosa delle comunità.