Impianti per la GD: sistemi eolici

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Wind turbines
di Maria Rosaria Barbato

I sistemi eolici trasformano l’energia del vento in energia elettrica attraverso le turbine eoliche.

Le turbine eoliche sono costituite da pale che, sotto la spinta del vento, ruotano ed azionano un generatore elettrico che trasforma l’energia cinetica, posseduta dal vento, in energia elettrica.

In base al sistema di funzionamento, gli impianti eolici si dividono in due categorie:

- turbine ad asse orizzontale (HAWT-Horizontal Axis Wind Turbine), conosciute come  “turbine ad elica”, in cui l’asse di rotazione delle pale è parallelo al suolo e la nacella è in grado di ruotare di 180 gradi rispetto all’asse verticale. Le macchine ad asse orizzontale possono avere il rotore sopravento o sottovento a seconda del caso in cui il vento investa prima il rotore o il bulbo della turbina e possono avere 1,2,3 o più pale;

- turbine ad asse verticale (VAWT- Vertical Axis Wind Turbine), che hanno l’asse di rotazione delle pale perpendicolare al suolo. Questo tipo di turbina non necessita di variare l’orientamento in funzione della direzione del vento, in quanto la particolare conformazione del rotore è in grado di sfruttare il vento a prescindere dalla sua direzione, mentre le turbine ad asse orizzontale ruotano in modo da essere costantemente allineate con la direzione del vento.

A parità di potenza, i rendimenti delle turbine ad asse orizzontale sono di gran lunga maggiori di quelle delle turbine ad asse verticale.

In funzione della loro dimensione, le macchine eoliche possono essere classificate in:

- Piccole o micro-eoliche (potenza indicativa 5-60 kW circa; diametro rotore 0,5-8 m; altezza torre 1-20m);
- Medie o mini-eoliche (potenza indicativa 60-200 kW circa; diametro rotore 8-30 m; altezza torre 20-60m);
- Grandi o maxi-eoliche (potenza indicativa >200 kW; diametro rotore 60-100 m, altezza torre indicativa 60-120m).

Attualmente, le sole turbine per il medio e grande eolico disponibili commercialmente sono quelle ad asse orizzontale, mentre nel mini-eolico e nel micro-eolico troviamo anche una varietà di turbine ad asse verticale.

I generatori eolici, indipendentemente dal tipo di impianto, richiedono una velocità minima di 3–5 m/s ed una velocità massima di 20-25 m/s, oltre la quale l'aerogeneratore viene bloccato dal sistema frenante per ragioni di sicurezza.

Da un lato, questo tipo di energia, in confronto ad altre energie rinnovabili, richiede investimenti inferiori ed utilizza una risorsa naturale generalmente disponibile ovunque e particolarmente fruibile nelle zone temperate; dall’altro lato, la forza del vento può cambiare su una scala di giorni, di ore o minuti, a seconda delle condizioni meteorologiche, per cui la variabilità e l’aleatorietà del vento rappresentano gli svantaggi preponderanti dell’energia elettrica ricavata da fonte eolica.

Ulteriori ostacoli alla diffusione di tali impianti sono legati all’imponente impatto che questi impianti hanno sul paesaggio, a causa dalle altezze elevate che richiedono; altro problema è l'inquinamento acustico potenziale degli aerogeneratori legato al rumore meccanico, proveniente dal generatore, e quello aerodinamico proveniente dalle pale del rotore. Su quest’ultimo punto, alcuni studi hanno dimostrato che, in termini di decibel, il rumore degli aerogeneratori è ben al di sotto del rumore che si percepisce in città. Si è calcolato che, ad una distanza superiore a circa 200 metri circa, il rumore della rotazione dovuto alle pale del rotore si confonde con il rumore del vento che attraversa la vegetazione.

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sitak

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