Scritto: Giovedì, 05 Gennaio 2023 07:40 Ultima modifica: Martedì, 10 Gennaio 2023 06:18

Eolico su Marte


Una bassa densità atmosferica e una polvere che mette ko la migliore tecnologia. Marte non sembrerebbe proprio un buon posto per un parco eolico eppure, un nuovo studio vuole dimostrare il contrario.

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Eolico su Marte
Crediti: Hatem Moushir / wikimedia.org

Se un giorno gli esseri umani dovessero raggiungere il Pianeta Rosso, avranno bisogno di molta energia e, finora, il solare e il nucleare sono state le migliori opzioni disponibili. La prima è stata una fonte molto usata nelle missioni su Marte e, per esperienza sul campo, sappiamo che questa tecnologia, oltre ad essere fortemente influenzata dal momento della giornata e dalla stagione, deve anche fare i conti con l'ambiente polveroso che può causare cali drastici dell'efficienza dei pannelli solari (la recente fine del lander della NASA Insight è solo uno dei tanti esempi). Il nucleare offre garanzie migliori: funziona sempre e comunque. Tuttavia, mentre l'umanità ha già gestito reattori nucleari su piccola scala per alcune missioni robotiche, averne uno abbastanza grande da fornire energia per una missione con equipaggio è tutta un'altra storia. L'utilizzo di un reattore nucleare per un avamposto sulla superficie di Marte richiede di affrontare una serie di problematiche tecniche e potenziali rischi, come la collocazione di materiale radioattivo vicino agli habitat umani e lo smaltimento dei rifiuti a lungo termine e, prima ancora, bisogna trovare il modo di farlo atterrare sul pianeta.

L'atmosfera su Marte è molto sottile rispetto a quella terrestre, possiede solo circa l'1% della densità e quindi i venti sono molto meno potenti rispetto a quelli che possono soffiare sul nostro pianeta. Pertanto, i ricercatori hanno a lungo ignorato l'energia eolica come fonte di energia valida per le missioni.
"La più grande sfida per l'energia eolica su Marte è che anche i venti veloci non trasportano molta forza", ha detto Victoria Hartwick, ricercatrice presso l'Ames Research Center della NASA a Mountain View, in California. Tuttavia, secondo un nuovo studio pubblicato su Nature Astronomy, sono sufficienti per generare energia in grado di supportare le missioni sul Pianeta Rosso.

"La sostenibilità energetica e la ridondanza per gli habitat di superficie, i sistemi di supporto vitale e la strumentazione scientifica rappresentano una delle questioni prioritarie per le future missioni con equipaggio su Marte. Tuttavia, le fonti di energia utilizzate per l'attuale classe di missioni robotiche su Marte possono essere potenzialmente pericolose vicino agli habitat umani in superficie (ad esempio, nucleare) o mancare di stabilità su scale temporali diurne o stagionali (ad esempio, solare) che non possono essere facilmente compensate dall'energia conservata", scrivono gli autori.

Quindi, sarebbe utile una fonte di alimentazione di base alternativa. Il vento è stato ampiamente discusso a causa del fatto che l'atmosfera marziana è troppo poco densa per fornire l'energia necessaria. Ma la ricerca su come ottenere il massimo dall'energia eolica qui sulla Terra ha portato ad alcuni miglioramenti tecnologici che potrebbero renderla una fonte di energia praticabile anche su Marte. Gli scienziati si sono concentrati sulla creazione di turbine eoliche in grado di funzionare in luoghi estremi ed estrarre energia anche da venti lenti.

I ricercatori della NASA, dell'UC Boulder e altre istituzioni hanno utilizzato il Mars Global Climate Model (GCM), per prevedere la velocità e la densità del vento sulla superficie marziana e calcolare l'energia media che, in teoria, se ne potrebbe ricavare.
"Utilizzando un modello climatico globale all'avanguardia di Marte, analizziamo il potenziale totale del vento marziano planetario e calcoliamo la sua variabilità spaziale e temporale", spiega il documento.

Le considerazioni

Il team ha calcolato la quantità di energia che quattro diverse turbine eoliche potrebbero generare su Marte. Queste includevano unità commerciali come l'Enercon E3 da 300 kilowatt, che possiede un rotore di 33 metri di diametro e l'Aeolos V da cinque kilowatt, che un rotore con un diametro di 4,5 metri.

Prima di tutto, secondo i ricercatori la velocità del vento aumenta notevolmente a 50 metri dal suolo quindi un futuro parco eolico dovrebbe avere turbine piuttosto alte, anche se un progetto del genere richiederebbe ulteriori sfide ingegneristiche.
Un vantaggio importante, spiegano gli scienziati, sarebbe che l'energia eolica aumenterebbe durante le tempeste di polvere, proprio quando quella solare, invece, diminuirebbe a causa dell'elevata opacità atmosferica. Inoltre, anche durante le notti più lunghe dell'inverno marziano, l'energia eolica supererebbe quella solare come potenziale fonte di energia. In particolare, ciò sarebbe rilevante alle latitudini medie e polari dove si trovano alcuni dei siti scientifici più interessanti (cioè quelli con maggiore disponibilità di acqua). In queste regioni, gli avamposti potrebbero utilizzare un mix di solare e eolico, senza la necessità del nucleare potenzialmente pericoloso.

Gli scienziati hanno scoperto che su 50 siti di atterraggio marziani proposti per una missione umana, in 40 di essi la velocità del vento potrebbe fornire energia utile. In tre siti, la velocità del vento potrebbe generare 24 kiloWatt, sufficienti per supportare un team di sei membri per oltre il 35% dell'anno marziano. In altri sette, l'energia eolica potrebbe fornire oltre il 50% dell'energia totale necessaria durante i mesi invernali o nei periodi polverosi. Se l'energia eolica venisse utilizzata solo per gli strumenti scientifici, potrebbe rivelarsi utile anche per altri 30 siti.

"Ciò significa che alcune regioni scientificamente interessanti precedentemente ignorate a causa di limitazioni energetiche potrebbero essere accessibili alle missioni umane utilizzando le turbine eoliche", ha affermato Hartwick.

Tutto sommato, se combinate con i pannelli solari, le turbine eoliche su Marte potrebbero aumentare la quantità di tempo in cui l'energia supera i requisiti stimati delle missioni da circa il 40% per i soli pannelli solari a oltre il 60-90% quando si utilizza l'energia eolica su un'ampia frazione della superficie del pianeta.

"L'energia eolica rappresenta una risorsa energetica preziosa ma precedentemente ignorata per le future missioni umane su Marte, che sarà utile come fonte energetica complementare all'energia solare. Il vento è particolarmente prezioso quando l'energia solare è ridotta, come di notte, durante eventi di polvere locali o su larga scala e alle latitudini più elevate che sono attraenti per la loro vicinanza alle risorse idriche ma che sperimentano una grande variabilità stagionale dell'energia solare", spiega il team. "Scopriamo che l'energia eolica rappresenta una risorsa energetica stabile e sostenuta su ampie porzioni della superficie di Marte".

"I migliori candidati sono Deuteronilus Mensae 2 (35° N, 23° E), Protonilus Mensae (38° N, 48° E) e Ismenius Lacus (29° N, 17° E)".

"Incoraggiamo ulteriori studi volti a far progredire la tecnologia delle turbine eoliche per operare in modo efficiente nelle condizioni di Marte e per estrarre più energia dai venti marziani", concludono gli autori.

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Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore e l'image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno" (segui su LinkedIn le mie attività professionali).
Amo le missioni robotiche inviate nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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