AGI - Grazie ad un innovativo studio che ha scoperto come ridurre la resistenza aerodinamica delle navi del 7,5 per cento, le navi cargo a vela potrebbero rappresentare una valida alternativa a quelle a combustibili fossili, coniugando efficienza e rispetto dell’ambiente. Per raggiungere gli obiettivi climatici internazionali, le emissioni di carbonio delle spedizioni navali devono essere ridotte di oltre il 50 per cento entro il 2050 rispetto ai livelli del 2008.
Fino al 99 per cento del trasporto marittimo globale dipende attualmente dai combustibili fossili. Anche se l’elettricità può essere un’alternativa valida per alimentare piccole imbarcazioni su brevi tragitti, l’elettrificazione di navi più grandi e a lungo raggio è ostacolata dai limiti di autonomia delle batterie. Ciò implica la necessità di nuove soluzioni tecnologiche di propulsione ad alta efficienza energetica per la navigazione.
I ricercatori della Chalmers University of Technology, in Svezia, sono i primi ad aver dimostrato con successo un nuovo metodo di progettazione delle navi che potrebbe aprire la strada per ridurre significativamente l’impatto climatico delle spedizioni navali. Ispirati da una tecnologia aerodinamica utilizzata nell’aviazione, i ricercatori hanno trovato un modo per ridurre la resistenza aerodinamica di una nave del 7,5 per cento. Il risultato porta ad una maggiore efficienza energetica e un ridotto consumo di carburante.
“Per una petroliera che va dall’Arabia Saudita al Giappone, ciò significherebbe una riduzione del consumo di carburante di circa dieci tonnellate”, afferma Kewei Xu, ricercatore postdoc in tecnologia marina presso il Dipartimento di meccanica e scienze marittime della Chalmers. Il metodo è particolarmente rilevante per il futuro trasporto navale alimentato dalla forza del vento. Una nave con propulsione eolica richiede un design aerodinamico più efficiente, poiché non ha la potenza costante ed elevata di una nave alimentata a combustibili fossili. In precedenza, l’effetto aerodinamico non era ritenuto importante rispetto alla resistenza totale di una nave in acqua. Ma quando si tratta di propulsione eolica, il metodo dei ricercatori potrebbe aprire nuove possibilità.
“Nei prossimi anni, probabilmente vedremo navi combinare propulsione eolica e alimentata a carburante. Ma il nostro obiettivo a lungo termine è quello di rendere l’energia eolica l’unica fonte di energia per le navi mercantili e similari”, afferma Kewei Xu. Al centro del metodo per ridurre la resistenza c’è l’effetto Coanda. Questo si basa sulla tendenza di un fluido a scorrere – come l’acqua sul dorso di un cucchiaio – lungo una superficie curvata verso l’esterno, invece di cadere via. Nella navigazione, una delle principali fonti di resistenza aerodinamica è la parte posteriore quadrata della sovrastruttura della nave; la parte che emerge dal ponte. Il nuovo metodo sviluppato dai ricercatori Chalmers induce l’effetto Coanda attorno a quest’area.
“Con un design con bordi convessi sulla sovrastruttura della nave, consentendo all’aria di fluire attraverso le “fessure del getto”, l’effetto Coanda permette alla pressione dell’aria sullo scafo della nave di bilanciarsi. Questo, a sua volta, riduce considerevolmente la resistenza aerodinamica, rendendo la nave più efficiente dal punto di vista energetico”, afferma Kewei Xu. Il metodo, che può essere utilizzato su navi esistenti e di nuova concezione, è descritto nello studio dei ricercatori “Large eddy simulation of ship airflow control with steady Coanda effect” pubblicato su “Physics of Fluids” .
“Dimostrando che il nostro metodo può ridurre la resistenza aerodinamica del 7,5 per cento, speriamo che l’industria navale accolga con favore questa soluzione come parte della sua necessaria transizione green”, afferma Kewei Xu. “Il nostro studio indica anche un grande potenziale per ridurre ulteriormente la resistenza aerodinamica attraverso un’ulteriore ottimizzazione”. Il nuovo metodo dei ricercatori di Chalmers consentirebbe anche decolli e atterraggi più sicuri sulle navi per gli elicotteri.
Poiché i piloti devono atterrare o decollare in una posizione molto precisa sulla nave, ciò comporta grossi rischi e alcuni elicotteri si schiantano. Il nuovo metodo di progettazione riduce i rischi, poiché influisce sul vento che scorre dietro la sovrastruttura. L’effetto Coanda prende il nome dall’inventore rumeno Henri Coanda che, intorno al 1910, fu il primo a riconoscere le applicazioni pratiche del fenomeno nella progettazione aeronautica.