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By eugenio saraceno, 2012/10/26

Salve a tutti, questo è il mio primo post sul blog, mi presento. Mi chiamo Antonello Cherubini e sono neolaureato in ingegneria meccanica al Politecnico di Milano.
Vorrei fare una piccola appendice tecnica all’articolo di Alessandro Codegoni apparso su QualEnergia.it all’inizio di Ottobre 2012, sperando che possa essere utile a convincere alcuni scettici.

Nell’articolo si dice “… gli aquiloni, una volta in quota, agiscono come grandi ali o vele che vanno di bolina: il vento che passa sopra la loro superficie ricurva, genera una trazione, proporzionale alla superficie del kite e al cubo della velocità del vento.”
Vorrei specificare che la trazione delle funi non è proporzionale alla velocità del vento al cubo, bensì alla velocità al quadrato. Ad essere proporzionale alla velocità al cubo è invece la potenza. Forza x Velocità = Potenza.

Per quanto riguarda invece questo passaggio dell’articolo: “…però bisogna anche dire che molti degli stessi tecnici pensano che le stime di potenza e di capacità fatte da Ippolito si ridimensioneranno molto, una volta che si passerà dalla carta al mondo reale.” vorrei dire che ho provato dispiacere nel leggere queste ultime righe perché generano molta sfiducia in un lettore non esperto ed alimentano lo scetticismo. È giusto essere scettici nella vita, ma in questo caso vorrei che ci si confrontasse sui numeri.

Provo a spiegare in parole semplici un ragionamento che per essere compreso a pieno necessita di alcuni anni di studio. In particolare la dimostrazione della formula che userò è relativamente semplice, ma comunque assolutamente inaccessibile ad un pubblico generalista. Il modello matematico del volo del Kitegen è il modello di Loyd, del 1980. È assodato nella letteratura scientifica da oramai 30 anni.
La potenza estraibile dal Kitegen è data da questo prodotto:
Potenza = 1/2* rho * v^3 * 4/27 * E^2 * Cl * A
rho è la densità dell’aria
v è la velocità del vento che soffia sulla farm
E è l’efficienza aerodinamica dell’ala Cl è il coefficiente di lift (portanza aerodinamica) del kite
A è l’area del kite

Mettiamoci dentro dei numeri conservativi e vediamo cosa esce. “Conservativo” in gergo ingegneristico significa “non ottimistico”.
rho = 1.225 Kg/m^3
A = 150 m^2
v= 12 m/s (è quella utilizzata nel rating di una gigantesca turbina Vestas v100. Ricordiamo che la velocità poi si moltiplica al cubo, quindi è il numero più importante di questa formula)
E=10 (efficienza aerodinamica = rapporto portanza/resistenza, anche questo è un numero ragionevole, se volete posso approfondire, il discorso diventa complicato)
Cl=0.65 (anche qui il discorso diventa complicato)

Potenza Kitegen prima del capacity factor = 1/2* 1.225 * 12^3 * 4/27 * 10^2 * 0.65 * 150 = 1 528 800 W ovvero abbiamo già il nostro 1.5 MW (Di confronto, la famosa gigantesca Vestas v100 arriverebbe ora a 1.8MW)
Se a questo discorso aggiungiamo un capacity factor molto maggiore rispetto all’eolico convenzionale, cioè le famose 6000 ore/anno rispetto alle circa 2000 di una turbina classica, (anche qui sto un po’ semplificando il discorso) allora vi sarà chiaro che, utilizzando criteri di rating in qualche modo equivalenti a quelli dell’eolico tradizionale, si arriva in via “non ottimistica” a dire che il Kitegen è un impianto da 3MW. Se ci fidassimo dei numeri 6000 e 2000 allora dovremmo scrivere 4.5 MW, ma limitiamoci a fidarci dei 3MW. Il risultato è già incredibile.

Trovate ulteriori dettagli nella mia tesi di laurea.

Resto a disposizione per chi volesse ulteriori chiarimenti.
antonello.cherubini@gmail.com
Antonello Cherubini