La termoacustica per il futuro

La termoacustica è oggi una innovativa materia di studio e di ricerca applicata, molto attiva e promettente studiata soprattutto negli USA.

Ad oggi coinvolgono strutture di ricerca avanzata quali Los Alamos National Laboratory e la Naval Postgraduate School, la ricerca universitaria presso i dipartimenti di fisica di Penn State University, University of Missisipi e University of Texas nonché i dipartimenti di ingegneria di John Hopkins University, Purdue University e MIT.

I vantaggi della Termoacustica fin dai primi studi, sono risultati molto attraenti e fortemente innovativi per molti interessanti motivi.

Un dispositivo termoacustico
– è essenzialmente molto semplice e compatto
– è affidabile perché non ha parti in movimento
– eroga una potenza frigorifera variabile a seconda dell’ampiezza della vibrazione acustica
– è facilmente realizzabile perché usa tecnologie e materiali comunissimi
– potrà avere costi competitivi o inferiori rispetto ai sistemi tradizionali
– impiega gas (o miscele di gas) economici, inerti e sicuri (tipo elio, argon e altri gas nobili)
– il costo rispetto alla potenza (€/W) sono inferiori alle attuali tecnologie

Tutti questi vantaggi sembrano più che sufficienti per guardare con occhi molto attenti a questa innovativa branca. Inoltre particolari dispositivi termoacustici ibridati (utilizzanti alcune soluzioni adottate nelle macchine a ciclo Stirling) stanno portando allo sviluppo di motori che potrebbero integrare (e forse sostituire) gli attuali motori a combustione interna a ciclo Otto o Diesel.

Cenni storici

Che la temperatura e il suono fossero in qualche modo connessi fu evidenziato dai soffiatori di vetro già nei secoli scorsi. Infatti, nel realizzare manufatti in più parti, i recipienti di vetro di forma tubolare già raffreddati che venivano toccati da oggetti più caldi si mettevano a suonare.
Il fenomeno acustico rilevato da Higgins delle “fiamme che cantano” catturò l’interesse anche di Faraday (1918) e Le Conte (1958). Quest’ultimo scoprì anche le “fiamme danzanti” che sono soggette ad oscillazioni con frequenza pari alle frequenze di risonanza del tubo. Sondhaus (1850) e Rijke (1859) descrissero altri casi in cui le fiamme cantano quando venivano intubate.

Questi fenomeni acustici rimasero confinati solo tra le curiosità scientifiche fino all’inizio del ‘900 quando si evidenziarono effetti negativi nella combustione in ambienti ristretti (tipo bruciatori e caldaie o nei motori dei razzi). Nelle caldaie il rumore generato dai bruciatori superava a volte anche i 125 dB e nei motori dei razzi la sovrapressione acustica generata nella camera di combustione portava addirittura all’esplosione del vettore (ricordo solo ora che il decibel (dB) è l’unità derivata che consente di quantificare il livello di pressione acustica rispetto alla pressione acustica minima percepibile dall’orecchio umano).

Successivamente altri strani fenomeni acustici furono ossevati ed ogni effetto prendeva il nome del proprio scopritore. Erano però tutti fenomeni acustici considerati come disturbi o effetti pericolosi e collaterali per le macchine e le persone quindi da prevenire ed evitare.

Fu solo dopo il 1950 che si scoprì che questa strana energia acustica poteva essere utilizzata con vantaggio per generare freddo o caldo e per produrre energia meccanica ed elettrica.

La termoacustica oggi

La Termoacustica moderna ha avuto un impulso notevole a partire dal 1997 con invenzioni e scoperte fortunate la cui ricaduta sarà tutta a beneficio dell’umanità già tristemente afflitta da problemi energetici e ambientali.
Si stanno infatti sviluppando prototipi pre-industriali per produrre energia elettrica, per produrre il freddo, per separare gas e liquefarli con rendimenti simili o migliori rispetto alle tecnologie tradizionali.
Entro 5 anni si stima che i refrigeratori, le pompe di calore termoacustiche e i motori termoacustici potranno uguagliare e superare le prestazioni ed i rendimenti dei sistemi tradizionali (con compressore).

Ma in Italia?

Sulle ricerche in Termoacustica in Italia siamo all’anno zero perché le uniche richieste di finanziamento per ricerche applicate nel settore sono state parcheggiate già dal 2002. Il governo si disinteressa totalmente al settore e l’Enea, potenzialmente interessata nello sviluppo del Termoacustico-Solare Termodinamico, non ha mai preso in considerazione seriamente lo sviluppo di questa tecnologia.

Viste le premesse e la nostra risaputa povertà energetica, la termoacustica sarebbe un terreno fertile di innovazione, di sviluppo tecnologico ed industriale, porterebbe occupazone e buoni vantaggi ecologici. Un settore giovane in cui investire parallelamente col solare e le altre fonti alternative. Ma chi di voi riesce a parlar con i sordi? Un saluto.

Per semplicità non sono voluto entrare tecnicamente sui dettagli, però gli interessati posso riferirsi ai seguenti articoli.

Termoacustica: Produrre Energia Elettrica dal Suono… oltre i Motori Stirling
Introduzione alla TermoAcustica
SCORE

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