Energia Eolica.

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Tuttavia la configurazione di un aerogeneratore ad asse orizzontale è univoca nelle sue caratteristiche generali: il sostegno porta alla sua sommità la gondola o navicella, costituita da un basamento o da un involucro esterno; nella gondola sono contenuti l’albero di trasmissione lento, il moltiplicatore di giri, l’albero veloce, il generatore elettrico e i dispositivi ausiliari. All’estremità dell’albero lento e all’esterno della gondola è fissato il rotore, costituito da un mozzo, sul quale sono montate le pale (1, 2 o 3 con un diametro da 10 a 40 m per macchine di media taglia). Il rotore può essere posto sia sopravvento che sottovento rispetto al sostegno. La gondola è in grado di ruotare rispetto al sostegno allo scopo di mantenere l’asse della macchina sempre parallelo alla direzione del vento ed è per questo che l’aerogeneratore viene definito “orizzontale”.

All’interno della torre di sostegno ci sono i cavi per la trasmissione dell’energia elettrica prodotta e dei segnali necessari per il funzionamento ed il controllo dell’apparato. La forma delle pale è di derivazione aeronautica, disegnata in modo che il flusso dell’aria che le investe azioni il rotore. Dal rotore, l’energia cinetica del vento viene trasmessa a un generatore di corrente collegato ai sistemi di controllo e trasformazione tali da regolare la produzione di elettricità e il campo d’azione secondo le velocità del vento (al di sopra di una certa velocità la pala viene bloccata). L’aerogeneratore opera a seconda della forza del vento; al di sotto di una certa velocità la macchina è incapace di partire; perché ci sia l’avviamento è necessario che la velocità raggiunga una soglia minima di inserimento, diversa da macchina a macchina (circa 4-5 m/s). Durante il funzionamento la velocità del vento “nominale” è la minima velocità del vento che permette alla macchina di fornire la potenza di progetto (10-12 m/s per qualche centinaia di kW per macchine di media taglia). Ad elevate velocità (20-25 m/s) l’aerogeneratore viene posto fuori servizio per motivi di sicurezza (limite della resistenza meccanica del collegamento pale-rotore).
La navicella contiene le parti chiave di un aerogeneratore inclusi il dispositivo di controllo della velocità ed il generatore elettrico. Il personale addetto alla manutenzione è in grado di entrare nella navicella accedendovi dalla torre di sostegno, l’albero di trasmissione del rotore è fornito di un freno meccanico che ne permette l’arresto per le operazioni di manutenzione. Nella figura 1 che rappresenta lo spaccato di una navicella sono visibili le differenti parti interne. Il rotore della turbina è composto dal mozzo centrale e dalle pale; in una moderna turbina eolica, da 600 kW ad esempio, ma le potenze sono crescenti, le pale hanno una lunghezza di 20 metri. Il mozzo della turbina è solidale con l’albero di trasmissione a bassa velocità della turbina il quale, a sua volta è connesso agli ingranaggi di trasmissione per aumentare la velocità di circa 50 volte. L’albero ad alta velocità è a sua volta collegato al generatore elettrico, ha una velocità intorno ai 1500 RPM ed è fornito di un freno a disco di emergenza (per l’arresto degli organi della macchina durante le operazioni di manutenzione). Il generatore è fornito di un meccanismo per il controllo dell’imbardata, in pratica un piccolo motore elettrico che permette di seguire le variazioni di velocità del vento sull’asse verticale.

Wind Farm

Di solito gli aerogeneratori vengono montati in gruppi per sfruttare un sito in cui la velocità media del vento sia risultata ottimale per lo sfruttamento. Vengono così costituite le cosiddette Wind Farm formate da un numero variabile di aerogeneratori raggruppati in cluster più o meno densamente “popolati”. Esistono diversi esempi di parchi eolici, con differenze nella disposizione delle macchine e nel numero di macchine componenti ogni cluster: risulta così un gran numero di tipologie possibili in modo da poter sfruttare al meglio il campo di vento e adeguarsi all’orografia del sito. Il posizionamento delle macchine e la loro taglia in un determinato sito sono operazioni complesse condotte da società specializzate nella manipolazione dei software di “micrositing” capaci di elaborare i dati anemometrici caratteristici di un sito e di determinare secondo opportuni parametri le dimensioni ottime per i generatori da installare. La potenza erogata varia con il cubo della velocità del vento, per questo l’operazione di mappatura e di progettazione è particolarmente delicata e vitale. Generalmente l’interdistanza fra gli aerogeneratori può variare da (3-5)D a (5-7)D a seconda se si tratti della distanza entro la fila o tra file diverse (dove D è il diametro delle pale del sistema).

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