Un moderno aquilone per produrre energia col vento

Un drone collegato a un generatore contenuto in un container: è il modello sviluppato dalla start-up svizzera Twingtec. TwingTec 2017

Sfruttare il vento laddove le classiche turbine non possono arrivare. È la sfida di una start-up svizzera che ha concepito una centrale eolica volante. L’obiettivo del progetto Twingtec, presentato all’Expo 2017 di Astana, è ambizioso: rivoluzionare il mondo dell’eolico con un drone.

Chi è già salito sulla Torre Eiffel, sull’Empire State Building o semplicemente chi ha la passione per la montagna, lo ha provato sulla propria pelle: più si va verso l’alto, più soffia il vento. Lo sanno bene i costruttori di turbine eoliche convenzionali, che per migliorare il rendimento dei loro impianti sviluppano torri sempre più alte e pale sempre più lunghe.

«Le turbine hanno dimostrato la loro utilità, ma hanno dei limiti: non possono arrivare dove il vento è più forte e costante. Per ragioni tecniche, l’altezza delle torri non può aumentare all’infinito. E la costruzione di eoliche sulle montagne è resa difficile dai costi elevati e da chi le considera un deturpamento del paesaggio», afferma Rolf Luchsinger.

Un mondo, quello dell’alta quota, che l’ex studente del Politecnico federale di Zurigo intende sfruttare con un progetto innovativo: «Stiamo sviluppando una nuova forma di energia eolica».

Velocità media del vento a 50 e 200 metri dal suolo. swissinfo.ch

Eolico d’alta quota

Esperto di materiali ultraleggeri, Luchsinger è cofondatore e CEO di TwingtecCollegamento esterno, una start-up nata nel 2013 sul campus del Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca (EmpaCollegamento esterno) di Dübendorf, vicino a Zurigo. Il suo sistema è all’apparenza semplice: un aeromobile collegato a un generatore elettrico.

Il velivolo vola come un aquilone, con un andamento circolare o “a otto” che sfrutta le correnti ad alta quota, spiega Luchsinger. Più sale e più il cavo che lo collega a terra si srotola, ciò che fa ruotare il verricello del generatore. Raggiunta l’altezza massima, ovvero la lunghezza del cavo, l’aeromobile va in planata e torna verso il basso, prima di ricominciare un nuovo ciclo, come illustra il seguente filmato.

L’idea di produrre energia eolica con gli aquiloni era già stata illustrata in una pubblicazione del 1980, rammenta Luchsinger. Allora mancava però la tecnologia. «Il concetto è tornato alla ribalta una decina di anni fa, in concomitanza con lo sviluppo di grandi aquiloni manovrabili nel kitesurfing».

Ed è stato proprio l’incontro tra il fisico e un appassionato di kitesurfing dell’Alta scuola professionale della Svizzera Nordoccidentale a dare il via al progetto Twingtec. Dopo quattro anni di ricerca e sviluppo, la start-up zurighese ha trasformato il classico aquilone in un drone ultraleggero, automatizzato e dotato di una moderna strumentazione satellitare.

Il prototipo ha un’apertura alare di circa 3 metri per 6 kg di peso. «Vola a un’altitudine compresa tra i 100 e i 300 metri. È in grado di decollare e atterrare da solo, a seconda delle condizioni del vento», indica il responsabile di Twingtec.

Per i ricercatori, la difficoltà maggiore è stata di integrare tutte le funzionalità e le modalità di volo in un unico oggetto. «Il vantaggio è che abbiamo potuto sfruttare i progressi di due nuovi mercati di massa: quello dei droni civili e quello dei motori e delle batterie dei veicoli elettrici», spiega Luchsinger.

The staff of Twingtec (Rolf Luchsinger standing second from left) with the drone prototype. twintec.ch

Vento al posto del diesel

Rispetto alle classiche turbine eoliche, il sistema Twingtec consente come detto di sfruttare il vento in quota. Ma non solo. «Non ci vogliono né torri né fondamenta: la quantità di materiale è dieci volte inferiore. Il container che contiene il generatore può essere trasportato facilmente ed è poco invasivo a livello di paesaggio», sostiene Luchsinger.

Droni vs eoliche

Contattata da swissinfo.ch, l’associazione europea per l’energia eolica WindEuropeCollegamento esterno afferma di «sostenere ogni innovazione nel campo dell’eolico che contribuisce alla transizione energetica». Quelle che fanno capo ad aquiloni o droni sono però «tecnologie di nicchia che non riusciranno ad aiutare i paesi a ridurre le emissioni in modo significativo. Sono troppo costose e non sono ancora state testate su larga scala», ci scrive Andrew Canning, portavoce di WindEurope. Sebbene le turbine eoliche esistano da parecchio tempo, sottolinea Canning, il settore «continua a essere innovativo: l’industria sta abbassando i costi e aumentando la potenza».

La mobilità, sottolinea, è tra gli atout principali dell’impianto. «Possiamo portarlo in zone remote, ad esempio nel caso di disastri naturali. Ma soprattutto, nei luoghi in cui non arriva la rete elettrica e dove si utilizzano dei generatori a carburanti fossili. Penso agli insediamenti isolati».

Il primo modello pilota verrà testato l’anno prossimo presso una miniera in Canada. In una seconda fase verrà sviluppato un impianto più potente da 100 kW (sufficiente per coprire il fabbisogno di 80 abitazioni). Secondo il responsabile di Twingtec, quest’ultimo permetterà di risparmiare 100’000 litri di diesel e 240 tonnellate di CO2 all’anno. «Si potrà produrre elettricità inquinando e spendendo di meno. Per un generatore a diesel, il prezzo di produzione è di 30-50 centesimi per kWh. Con la nostra tecnologia potremmo scendere a 5-10 centesimi».

Drone sulle Alpi svizzere

In Svizzera, l’eolico copre una parte estremamente esigua (0,2%) del fabbisogno elettrico. In seguito all’accettazione in votazione popolare della Strategia energetica 2050, che prevede l’abbandono del nucleare, la Confederazione è ora chiamata a moltiplicare la produzione da fonti rinnovabili, vento compreso. Il progetto Twingec potrà essere parte della soluzione?

«Dubito che vedremo i nostri droni volare sopra ogni casa o quartiere del paese. Finanziariamente non ne varrebbe la pena, senza contare le limitazioni di volo al di sopra degli agglomerati. Il sistema potrebbe però rivelarsi utile sulle Alpi, dove ci sono buone condizioni di vento, ma dove è difficile costruire delle eoliche. Potrebbe ad esempio alimentare gli impianti di risalita», sostiene Luchsinger.

swissinfo.ch

Parchi eolici in mezzo al mare

Il team di Twingtec non è l’unico a lavorare con moderni aquiloni. Le start-up e ditte attive nel mondo sono almeno una decina. Secondo un recente articoloCollegamento esterno del sito specializzato Cleantechnica, tra le più avanzate ci sono l’americana MakaniCollegamento esterno, di proprietà di Google, e l’olandese AmpyxCollegamento esterno. Anche l’italiana KiteGen ResearchCollegamento esterno, che in primavera ha inaugurato un centro di produzione delle sue ali giganti, è tra quelle più promettenti, fa notare Cleantechnica.

«Tutti seguono lo stesso concetto dell’aquilone, sviluppando però oggetti con forme diverse. Noi siamo i primi ad utilizzare un drone», rileva Rolf Luchsinger. Un’innovazione riconosciuta all’Esposizione internazionale 2017 di Astana: selezionata tra 780 partecipanti da 55 paesi, Twingtec è tra le 30 start-up mondiali – l’unica svizzera – ad aver vinto il concorso per le energie alternative #NEWENERGYCollegamento esterno.

«Portare l’energia eolica laddove le turbine non riescono ad arrivare: è una vera e propria rivoluzione», afferma Luchsinger, che guarda già al futuro. «Immagino dei grandi parchi eolici offshore. Le grandi città costiere potranno avere la loro centrale eolica in mezzo al mare».

Model of a wind farm at sea (source: Twingtec) twingtec.ch

Contatta l’autore via twitter: @LuigiJorioCollegamento esterno