SE LE lancette degli orologi a quadrante spazzassero i loro volti al contrario, quella sarebbe la direzione nota come “in senso orario”. E direbbero l’ora altrettanto fedelmente. È conveniente avere tutte le lancette dell’orologio girare nella stessa direzione, ma è un incidente della storia che direzione che è. Allo stesso modo, sembra una scelta arbitraria ma efficiente dai produttori di turbine eoliche che le pale di quasi tutti questi dispositivi ruotino in senso orario. Tuttavia, uno studio presentato il 4 maggio all’Assemblea generale dell’Unione Europea di Geoscienze (tenutosi online, invece che a Vienna, come previsto), suggerisce che nell’emisfero settentrionale, dove si trova il 96% di queste turbine, l’orologio universale può essere cattivo.
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Per una singola turbina non importa. Ma le turbine sono solitamente piantate in gruppi. Se, in un gruppo del genere, una turbina è dietro l’altra, allora ha importanza, secondo Antonia Englberger del Centro aerospaziale tedesco, a Oberpfaffenhofen, e i suoi colleghi. Hanno costruito un modello computerizzato che simula il flusso d’aria su una turbina che gira in entrambe le direzioni, e quindi calcola l’effetto che questo ha su una seconda turbina, sottovento della prima. Di giorno, conclude il team, non c’è differenza. Ma di notte la potenza del dispositivo sottovento può essere fino al 23% superiore se il suo collega di bolina gira in senso antiorario.
La ragione risiede nel comportamento notturno del fondo poche centinaia di metri dell’atmosfera, noto come strato limite. Di giorno, i raggi del sole riscaldano il terreno, che riscalda l’aria vicina, che sale in vortici di turbolenza, risultando in uno strato limite ben misto che si comporta allo stesso modo a tutte le altitudini. La conseguenza, per una turbina eolica, è che le sue pale del rotore sentono la stessa velocità e direzione del vento sia che si trovino nella parte superiore o inferiore della loro rotazione.
Di notte, tuttavia, il terreno si raffredda. Le spirali quindi spesso vanno via e lo strato limite smette di mescolarsi. L’attrito con la vegetazione o gli edifici ora significa che l’aria vicino al suolo si muove più lentamente dell’aria più in alto—un effetto noto come wind shear legato all’altitudine. E la quantità di taglio, data la portata della lama delle turbine moderne, è abbastanza grande per far entrare in gioco la rotazione della Terra. Questo spinge l’aria in movimento a destra nell’emisfero settentrionale e a sinistra nel sud, un fenomeno chiamato forza di Coriolis. Più veloce è il flusso d’aria, maggiore è la deviazione. Così wind shear genera wind veer, un graduale cambiamento di direzione con l’altezza.
Questo è importante per le coppie di turbine perché l’aria che spinge contro le pale del dispositivo di bolina, e quindi le fa ruotare, ad esempio, in senso orario, è essa stessa deviata da quelle pale nella direzione opposta. Questo lo trasforma in una scia turbolenta con una rotazione (in questo caso) in senso antiorario. Questa rotazione antioraria è in conflitto con la tendenza a virare indotta da Coriolis del vento indisturbato attorno alla scia. E questo ostacola la capacità della scia di raccogliere energia da questo vento circostante e indisturbato e poi andare a colpire la seconda turbina con vim rinnovato.
Nel caso in cui la prima turbina ruoti in senso antiorario, la scia sarà in senso orario, corrispondendo così alla virata del vento dell’emisfero settentrionale. Ciò consente di ottenere energia dall’aria circostante per consegnare alla turbina successiva, l’opposto di ciò che accade ora. E nell’emisfero australe tutto questo funziona al contrario, quindi le turbine convenzionali in senso orario fanno meglio.
Riattrezzare le fabbriche alla luce della scoperta del dottor Englberger, far funzionare le turbine in senso antiorario sarebbe certamente costoso. Se la potenza extra che potrebbe essere spremuta dal vento in questo modo renderebbe che vale la pena richiederebbe molte più indagini. Il suo risultato, tuttavia, mostra chiaramente come anche decisioni apparentemente arbitrarie possano avere conseguenze non volute.■
Questo articolo è apparso nella sezione Scienza & tecnologia dell’edizione cartacea sotto il titolo “Shear, veer, cheer”
