Biomimetica: Innovazioni nelle energie rinnovabili ispirate alla natura
Sfruttare la saggezza della natura per soluzioni energetiche sostenibili
Le fonti di energia rinnovabile, come quella solare, eolica e marina, offrono promettenti alternative ai combustibili fossili. Tuttavia, migliorare l’efficienza e la convenienza economica di queste tecnologie rimane una sfida critica. Un approccio innovativo che sta guadagnando terreno è la biomimetica, la pratica di imitare i progetti della natura per risolvere i problemi umani.
Energia solare: Ispirata dai girasoli e dall’angolo aureo
Nel campo dell’energia solare, i ricercatori si stanno ispirando alla disposizione a spirale delle infiorescenze nei girasoli. Questo modello, noto come spirale di Fermat, ottimizza il posizionamento degli eliostati (specchi che seguono il sole) nelle centrali elettriche a energia solare concentrata. Imitando questa disposizione, gli ingegneri possono aumentare l’efficienza e ridurre l’impatto ambientale di queste centrali.
Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che inclinare ogni eliostato di un “angolo aureo” di 137,5° rispetto al vicino minimizza il blocco e la perdita di radiazione solare. Questa intuizione, ispirata dal mondo naturale, migliora ulteriormente le prestazioni dei sistemi di energia solare concentrata.
Energia eolica: Imparare dai modelli di movimento dei banchi di pesci
I parchi eolici convenzionali impiegano turbine eoliche ad asse orizzontale che ruotano ad angolo retto rispetto al vento. Tuttavia, queste turbine richiedono una distanza significativa per evitare interferenze con le turbine vicine. La biomimetica offre una soluzione sotto forma di turbine eoliche ad asse verticale, ispirate ai modelli di movimento dei banchi di pesci.
I pesci che nuotano creano modelli di movimento dell’acqua che assomigliano al flusso d’aria generato dietro le turbine eoliche. Invece di inibire i pesci vicini, questi modelli consentono loro di migliorare e coordinare il loro nuoto. Il team di Dabiri della Stanford University ha applicato questo principio per progettare layout di parchi eolici che ottimizzano la raccolta di energia. Posizionando le turbine ad asse verticale in prossimità e sfalsando le loro direzioni di rotazione, hanno ottenuto un aumento di dieci volte nella produzione di energia per unità di area rispetto ai tradizionali parchi eolici con turbine ad asse orizzontale.
Energia marina: Sfruttare la potenza delle maree e delle onde
Il vasto potenziale dell’energia oceanica rimane in gran parte inutilizzato. Jennifer Franck dell’Università del Wisconsin ha sviluppato “idrofoils oscillanti” ispirati al volo battente di insetti, uccelli e pipistrelli. Questi dispositivi estraggono energia dalle maree imitando i movimenti di beccheggio e rollio di questi animali. La ricerca di Franck suggerisce che questa progettazione biomimetica è rispettosa dell’ambiente e può essere ampliata per applicazioni commerciali.
Reza Alam dell’Università della California, Berkeley, si è rivolto a una fonte di ispirazione più inaspettata: il fango. Ha osservato che il fango può assorbire una quantità significativa di energia dalle onde dell’oceano, calmando l’acqua e creando un ambiente favorevole alla vita marina. Il team di Alam ha progettato un tappeto artificiale per il fondale marino che imita questo comportamento di assorbimento di energia, aprendo potenzialmente la strada a nuovi sistemi di energia marina.
Sfide e opportunità nell’energia rinnovabile bioispirata
Sebbene la biomimetica sia molto promettente per far progredire le tecnologie di energia rinnovabile, la sua commercializzazione si scontra con diverse sfide. La mancanza di strutture di collaudo standardizzate per i dispositivi di energia marina e gli elevati costi associati allo sviluppo dell’hardware rappresentano ostacoli significativi. Inoltre, la sopravvivenza in ambienti difficili e l’impatto ambientale rimangono considerazioni importanti per qualsiasi tecnologia di energia pulita.
Nonostante queste sfide, i potenziali benefici dell’energia rinnovabile bioispirata sono convincenti. Sfruttando la saggezza della natura, possiamo sviluppare soluzioni energetiche più efficienti, convenienti e sostenibili dal punto di vista ambientale per il futuro.
