Una turbina eolica da città vince il concorso internazionale James Dyson Award

Dai cambiamenti climatici alla povertà, i problemi globali richiedono sempre più soluzioni collaborative e cross-culturali. Originari rispettivamente di Cile e Kenya, Nicolas Orellana e Yaseen Noorani sono l’esempio di una nuova era di talenti che lavorano insieme per sviluppare tecnologie capaci di affrontare problemi condivisi. Entrambi studenti del Master in International Innovation presso la Lancaster University hanno ideato O-Wind Turbine, trovando il modo per sfruttare il vento urbano con un nuovo e innovativo tipo di turbina e aggiudicandosi il premio del James Dyson Award – il concorso internazionale di progettazione e design che si svolge in 27 Paesi e premia le idee che sfidano le convenzioni, fornendo una soluzione a un problema reale.

Qual è il problema del vento?

Più alti diventano gli edifici nei grandi centri urbani, più questi diventano ventosi. Nella continua ricerca di energia rinnovabile, il vento rappresenta una risorsa abbondante, che però rimane spesso inutilizzata in quanto le turbine tradizionali riescono a catturare quello che soffia in un’unica direzione. In contesti urbani dove la direzione del vento è imprevedibile o cambia continuamente, queste turbine risultano inefficienti.

Infatti, il vento rimane intrappolato tra gli edifici, viene spinto in basso verso la strada e poi in alto verso il cielo: questo rende il flusso d’aria “caotico” e le turbine tradizionali inefficienti.

Grazie a una forma geometrica semplice, O-Wind Turbine è progettato per utilizzare al meglio questa risorsa poco sfruttata, generando energia anche nelle giornate più ventose.

A proposito del concorso internazionale, Sir James Dyson ha affermato: “Progettare qualcosa che risolva un problema è un brief volutamente ampio. Incoraggia giovani e talentuosi inventori a fare più che identificare i problemi reali. Li spinge a utilizzare la loro ingegnosità per progettare soluzioni creative.

O-Wind Turbine fa esattamente questo: affronta la grande sfida di produrre energia rinnovabile e utilizza la geometria per generarla in un luogo dove raramente viene cercata – la città. È un’idea ingegnosa.”

Nicolas Orellana ha iniziato a interessarsi alla sfida del vento multidirezionale studiando il progetto della NASA “Mars Tumbleweed Rover”. Con un diametro di 1,8m, questa sfera gonfiabile era stata progettata per rotolare sulla superficie di Marte, al fine di misurarne le condizioni atmosferiche e la geografia. Come nelle turbine eoliche tradizionali, la sfera era alimentata da flussi d’aria unidirezionali che compromettevano seriamente la mobilità del rover ogni volta che questo incontrava degli ostacoli, facendolo cadere ripetutamente. Il progetto alla fine fallì.

Dallo studio dei limiti del progetto Tumbleweed è nata la tecnologia tridimensionale della turbina eolica di Nicolas. Insieme a Yaseen Noorani, suo compagno di corso, ha studiato il modo per utilizzare questa soluzione per produrre energia elettrica nei centri urbani.

Come funziona O-Wind Turbine?

O-Wind Turbine è una sfera di 25cm di diametro con una struttura interna geometrica costituita da molteplici condotti e collocata su un asse fisso, per permetterle di ruotare con qualunque tipo di vento.

Quando il flusso d’aria aziona il dispositivo, gli ingranaggi avviano un generatore che converte l’energia del vento in elettricità. Questa può essere utilizzata come fonte diretta o essere immessa nella rete elettrica. L’obiettivo di Nicolas e Yaseen è far sì che O-Wind Turbine venga installato su grandi strutture, ad esempio sui lati degli edifici o sui balconi, dove il vento soffia più forte.

Nicolas Orellana ha affermato: “Speriamo che O-Wind Turbine migliori l’usabilità e l’accessibilità delle turbine nel mondo. Le città sono luoghi in cui soffia molto vento, ma questa risorsa non viene attualmente molto sfruttata.

Crediamo che semplificando la produzione di energia green, le persone saranno incoraggiate ad assumere un ruolo più consapevole nella conservazione del nostro pianeta. Siamo onorati dell’attenzione ricevuta finora, che ci ha dato la giusta sicurezza per trasformare quest’idea in un opportunità di sviluppo lavorativo. Siamo già in contatto con alcuni investitori e speriamo di arrivare a un accordo nei prossimi mesi.”

Harry Hoster, Direttore dell’Energy Lancaster presso la Lancaster University, ha aiutato il team durante il processo di progettazione. Ha affermato: “Quando i due studenti ci hanno inizialmente coinvolto nella  progettazione di un nuovo tipo di turbina, abbiamo pensato che fosse l’ennesima versione dello stesso oggetto. Quando successivamente ci hanno mostrato il loro prototipo, invece, siamo rimasti senza parole. Tenendolo in mano e vedendolo in uso è possibile capire veramente come funziona e rendersi conto di come la sua capacità di catturare il vento in qualsiasi direzione esso si muova porterà a un altro livello il concetto di sfruttamento dell’energia eolica nei centri urbani.”

L’energia eolica nei centri urbani

In città inglesi come Londra e Leeds, con l’aumento dei grattacieli, il vento è diventato un problema crescente. Nel 2015 il grattacielo chiamato “The Walk Talkie”, situato al 20 di Fenchurch Street, è stato accusato di aver creato un tunnel di vento in grado di spingere i pendolari giù dal marciapiede[1]. A seguito di questo episodio, la città di Londra ha istituito un quadro normativo per controllare gli effetti del vento creati dai grattacieli[2].

Secondo le Nazioni Unite, più della metà della popolazione mondiale vive in contesto urbano, un numero che con l’urbanizzazione delle aree rurali e la densificazione delle città è in costante crescita. Chicago, patria del primo grattacielo al mondo, è conosciuta a livello mondiale come “la città ventosa”[3]. Tra le città più ventose al mondo è menzionata Punta Arena in Cile, mentre il primo posto va a Wellington in Nuova Zelanda.

Mars Tumbleweed rover

L’idea di spedire un veicolo sferico a propulsione eolica (detto anche “Mars Ball”) sul Pianeta Rosso è datata 1977 e proviene inizialmente da Jacques Blamont, membro del Jet Propulsion Laboratory (JPL) e dell’Università di Parigi. Il progetto si è poi evoluto in Mars Tumbleweed rover, una struttura sferica e leggera con una configurazione che massimizza la resistenza per catturare il vento marziano per muoversi. Suo principale obiettivo è studiare il Pianeta Rosso, per fornire informazioni utili alle spedizioni future.[4]

Testato per la prima volta nel 2000 nel deserto di Mojave in California, il rover ideato dal Jet Propulsion Laboratory – il laboratorio della NASA dedicato alle sonde spaziali, intraprende nel 2004 un viaggio nel Polo Sud. La missione consiste in un viaggio di sette giorni e 80 miglia attorno all’Antartico, con una media di 3.7 miglia percorse all’ora. Il progetto continua a rappresentare un’ispirazione per gli scienziati, anche se non è ancora stato raggiunto il consenso sulla sua progettazione.

[1] Daily Mail (2015) Windy City! How down-draught from London’s ‘walkie talkie’ skyscraper is blowing workers over and knocking signs off buildings in the Square Mile.

[2] Daily Mail (2015) Windy City! How down-draught from London’s ‘walkie talkie’ skyscraper is blowing workers over and knocking signs off buildings in the Square Mile.

[3] BBC (2015) The city that changed architecture forever.

[4] Concepts and Approaches for Mars Exploration (2012).