Gli ingegneri del campus di Okanagan della University of British Columbia hanno collaborato con i ricercatori dell'Università di Toronto per fare un importante passo avanti nella tecnologia di scongelamento.
Una nuova ricerca pubblicata su Nature Communications da UBCO e Università di Toronto, esamina un sistema di scongelamento intelligente, ibrido (passivo e anche attivo)
che funziona combinando un rivestimento a bassa tenacità interfacciale, riscaldatori per circuiti stampati e un sensore a microonde che rileva il ghiaccio. Il rivestimento potrebbe trovare applicazione su aerei, turbine eoliche e su qualsiasi altro asset che debba affrontare il problema dell'accumulo di ghiaccio.
“Questo rivestimento integra i sensori nel materiale, consentendo al calore di rimuovere il ghiaccio senza che una persona o una macchina lo debbano fisicamente togliere”, dichiara il dottor Mohammad Zarifi, professore associato presso la School of Engineering della UBCO e co-autore dello studio. “Molte persone hanno avuto la sfortuna di sedersi su un aereo in attesa che venisse scongelato, mentre temevano di perdere una coincidenza. La nostra nuova tecnologia adotta un approccio ibrido, aggiungendo sensori all'interno di un rivestimento repellente al ghiaccio che può essere facilmente aggiunto alle pale aeronautiche o alle turbine eoliche”.
Attuali strategie di mitigazione del ghiaccio
L’accumulo indesiderato di ghiaccio è problematico per molte tecnologie ecologiche come le turbine eoliche e le dighe idroelettriche, oltre che per l'aviazione e la trasmissione di energia. Le strategie di mitigazione del congelamento possono essere suddivise in metodi attivi o passivi. Lo scongelamento attivo comporta un input di energia esterno utilizzato per rimuovere il ghiaccio, in genere attraverso metodi termici, chimici o meccanici. Al contrario, il metodo passivo riduce il tasso di accrescimento del ghiaccio, abbassa la forza di adesione tra il ghiaccio e la superficie o entrambi.
“Nessuno dei due metodi per ottenere una superficie priva di ghiaccio è una panacea, poiché i metodi di scongelamento attivo utilizzano una notevole quantità di energia, ma i rivestimenti passivi non possono mantenere una superficie priva di ghiaccio a tempo indeterminato”, spiega Zarifi. “Un sistema ibrido che combina tecnologie passive e attive può essere una soluzione ai problemi di accumulo del ghiaccio”.
Il nuovo rivestimento intelligente
Il sensore, che si trova sotto il rivestimento che sarà applicato su una turbina o a un aeroplano, potrebbe essere un punto di svolta, siccome funge da rilevatore di ghiaccio e richiede ai riscaldatori integrati di scioglierlo automaticamente.
“Ciò crea un sostanziale miglioramento dell'efficienza energetica, distinguendo quest'ultima innovazione dagli approcci esistenti”, afferma Zahra Azimi Dijvejin, dottoranda e principale autrice dello studio. “L'approccio ibrido consente all'operatore di monitorare in modo rapido, accurato e sostenibile l'attrezzatura. Con i sensori che individuano la necessità di scongelare la superficie, questa attività non sarà più effettuata inutilmente, evitando così l'usura e lo spreco di energia”.
“Stiamo passando dalla fase di sperimentazione all'utilizzo nella vita reale e abbiamo visto la tecnologia resistere a condizioni difficili”, aggiunge Zarifi. “Attualmente stiamo lavorando con i produttori canadesi di turbine per incorporare la tecnologia entro il prossimo inverno”.
La ricerca, parzialmente finanziata dal Department of National Defense Canada, Tekmar, Mitacs e dalla Canada Foundation for Innovation, è stata anche selezionata come uno dei 50 migliori articoli pubblicati di recente in questo settore da “Nature communication”.