Torri eoliche: il cemento sostituirà l'acciaio? Gli studi americani in proposito

Altezze maggiori per una maggiore efficienza: questo è l'obiettivo centrale che si propongono di conseguire i risultati dei recenti studi in materia di installazioni eoliche. In proposito, due ricercatori americani stanno lavorando alla conduzione di analisi specifiche in relazione alla sostituzione del materiale principalmente utilizzato per la realizzazione delle torri eoliche e cioè l'acciao, in favore del cemento, materiale che potrebbe inoltre comportare una consistente riduzione in termini di costi. Vediamo di cosa si tratta.

Gli studi americani

Le nuove ricerce arrivano dagli Stati Uniti: Sri Sritharan, docente di ingegneria ambientale presso l'Iowa State College, in collaborazione con il neo laureato Grant Schmitz, ingegnere ambientale, stanno conducendo accurati studi e analisi circa le potenzialità del calcestruzzo quale elemento comportante l'effettiva possibilità di alternativa all'acciaio e se possibile della realizzazione di installazioni per turbine eoliche oltre il limite degli 80 metri, senza che ciò comporti l'aumento dei costi per le realizzazioni relative all'impiantistica.

Per raggiungere i 100 metri infatti, una maggiorazione di 20 metri comporterebbe inevitabilmente notevoli aumenti economici. Per questo motivo l'industria energetica sta incominciando ad interrogarsi sulla validità dell'utilizzo del cemento, materiale notevolmente più conveniente, la cui fattibilità però, necessita di verifiche anche in relazione all'effettiva capacità di resistenza a carichi consistenti come quelli rappresentati dalle imponenti turbine eoliche.

La sperimentazione

Un'iniziale studio dei dispositivi di fissaggio prefabbricati e delle diverse tipologie di calcestruzzo ad alte prestazioni con la verifica della superficie liscia in merito alla formazione delle piccole crepe, ha portato, nello specifico, la conduzione della ricerca attraverso test inerenti una triplice segmentazione colonna-pannello a grandezza naturale in relazione ai carichi previsti nella parte superiore di una torre con turbina eolica, cercando di comprendere la reale capacità relativa al supporto di un peso oltre le 68 tonnellate, verificando inoltre la modalità maggiormente funzionale al collegamento dei segmenti e utile alla realizzazione della torre eolica.

Le torri di cemento sono state dunque progettate in segmenti di forma esagonale, con sei pannelli collegati a sei colonne, per i quali sono stati testati tre metodi di supporto:

• bullonato
• orizzontale e con connessioni precompresse tramite cavi
• a stucco con calcestruzzo ad altissime prestazioni

Le colonne di cemento sono quindi state attaccate ad una fondazione con metodi a precompressione.

Pare che sotto ogni condizione di test, il cemento abbia restituito buone performance e assenza di difficoltà sotto il carico di 45 tonnellate e che si sia dimostrato che una specifica combinazione di elementi di fissaggio per le torri in cemento sia stata capace della sopportazione per ben 10 minuti di una velocità media del vento oltre i 160 km/h. 

(Grant Schmitz studia un pannello di prova in cemento per la verifica di segni di cedimento sotto carichi pesanti-foto di Mike Krapfl-fonte Iowa University)

I vantaggi dell'utilizzo del cemento

Una realizzazione di questo tipo potrebbe offrire una consistente serie di vantaggi quali

• una maggiore durata in termini di vita, precisamente 20 anni di più rispetto a quella garantita alle installazioni attuali
• una maggiore facilità di trasporto dei i pezzi 
• il ricorso al più conveniente mercato dell'industria dei prefabbricati in calcestruzzo 
• la riduzione delle importazioni di acciaio
• la riduzione dei costi
• la possibilità del raggiungimento di altezze a 100 metri che favorirebbero condizioni di vento più stabili e un aumento produttivo del 15% 

Le speranze per il futuro

Il progetto, che attualmente sta proseguendo, si è svolto in collaborazione con Clipper Windpower, una società californiana leader nel design di turbine eoliche e con l'azienda di progettazione Coreslab Structure Inc. di Bellevue nel Nebrasca.

E' stato inoltre sostenuto in parte da una concessione di 109.000 Dollari provenienti dal Grow Iowa Values Fund, un programma economico di sviluppo americano. 

Grazie agli importanti risultati conseguiti potrebbe essere fattibile una futura commercializzazione delle realizzazioni in cemento nel giro di pochi anni. Il tanto conosciuto, utilizzato e facilmente reperibile cemento armato diventerà dunque la valida alternativa all'acciaio per l'eolico del futuro?