Ottimizzazione bioispirata di pale di turbina per il miglioramento dell'efficienza energetica: approcci innovativi e sostenibili

L'ottimizzazione bioispirata rappresenta una frontiera innovativa nel miglioramento dell'efficienza energetica delle turbine. Questa tesi esplora l'applicazione di design ispirati alla natura nelle turbine eoliche a velocità variabile, con particolare attenzione a tre studi distinti. I primi due studi impiegano algoritmi evolutivi per ottimizzare la geometria della turbina e simulazioni CFD per risolvere le equazioni di Navier-Stokes, per studiare il comportamento del flusso attorno ai corpi. Entrambi determinano un miglioramento complessivo dell’efficienza. Il primo studio esamina le turbine a asse verticale di tipo Savonius, proponendo una pala ispirata alla forma delle anguille della sabbia, che comporta un incremento della coppia generata. Il secondo studio, invece, si focalizza sulle turbine a asse orizzontale, proponendo un rotore a spirale conica ispirato alla geometria delle conchiglie, basato sulla spirale di Archimede, per un utilizzo in ambienti urbani. L’ultimo studio affronta le sfide dell’eolico in contesti abitati, analizzando forme innovative per turbine di piccola scala (SSWT) ispirate alle ali di tre animali: l’aquila reale, l’albatro e la libellula. Il valore aggiunto di questo ultimo studio risiede nelle simulazioni delle prestazioni, effettuate in condizioni di vento realistiche anziché ideali, spesso difficili da riprodurre al di fuori del laboratorio. I risultati complessivi dimostrano che l’integrazione di design biomimetici può portare a soluzioni energetiche più efficienti e sostenibili.