LA TECNOLOGIA DEGLI IMPIANTI EOLICI

» L'energia del vento

» Quanta energia da un aerogeneratore

» Gli impianti eolici

» Le dimensioni delle macchine

» I componenti delle macchine eoliche

L'energia cinetica del vento varia con il cubo della sua velocità : se quest'ultima raddoppia, l'energia aumenta all'incirca di otto volte, se la velocità del vento aumenta di un 10% si ha un aumento del 30% di energia. Oltre alle condizioni meteo tra i vari fattori che influenzano la velocità del vento ci sono effetti geografici locali, come le asperità del terreno e l'altezza delle correnti d'aria.

La valutazione della ventosità di un sito richiede un'accurata indagine, che può durare anni. I siti vanno selezionati sulla base di indicatori biologici (grado di inclinazione permanente del fogliame, rami, tronchi degli alberi), geomorfologici (ostacoli naturali e antropici quali edifici, rugosità e orografia del terreno), socioculturali (toponomastica e memoria storica degli abitanti), nonché su un attento esame dei vincoli esistenti (ambientali, archeologici, demaniali). La selezione definitiva viene fatta dopo un periodo di misura della velocità e direzione del vento. Anche l'esistenza di strade adeguate e la vicinanza a linee elettriche devono essere tenute presente, poiché hanno implicazioni dirette con la redditività di un'iniziativa.

Importante è la disponibilità della fonte e quella della stessa macchina. Siti interessanti garantiscono intorno a 100 giorni di vento/anno (circa 2400 h/anno). Buone macchine consentono di utilizzare almeno il 95% del vento a disposizione. Le potenze installabili per una moderna centrale si aggirano sui 10 MW/km2, anche se l'area effettivamente occupata è molto più piccola.

Torna su

Il lavoro che può svolgere un aerogeneratore dipende dall'area del rotore e dalla efficienza aerodinamica dello stesso.

Una turbina eolica che possa utilizzare la forza del vento che va da 3 m/s a 30 m/s può produrre mediamente 860 kWh all'anno per ogni m2 di corrente d'aria intercettata, un rotore eolico può avere una potenza nominale di 0,3-0,5 kW/m2 , in Italia il parco eolico produce energia elettrica con una efficenza del 22% circa della potenza nominale installata. (corrispondenti ad una media di 1900 ore di funzionamento all'anno).

Per le turbine ad asse orizzontale l'area attiva è data dalla superficie sviluppata dal raggio dell'elica.

Per le turbine ad asse verticale la superficie utile è data dalla larghezza massima di prospetto per l'altezza della turbina.

Le più piccole turbine eoliche hanno una superficie attiva di 0,2 m2 e possono produrre mediamente 100 kWh/anno.

Le più grandi turbine hanno una superficie attiva di 10.200 m2 con una potenza di 4,5 MW, possono produrre 9.000 MWh all'anno.

L'esempio più tipico di un impianto eolico è rappresentato dallo "wind farm" (cluster di più aerogeneratori disposti variamente sul territorio ma collegati ad una unica linea che li raccorda alla rete locale o nazionale).

Gli impianti eolici possono poi classificarsi in base alla loro dislocazione sul territorio: impianti sulla terraferma ed impianti sul mare (off-shore). Oltre ai grandi impianti esistono anche le piccole applicazioni per i privati e le piccole industrie; in questo caso è presente un solo piccolo generatore e l'impianto si dice "mini-wind".

Dal punto di vista delle dimensioni, le macchine si suddividono in: macchine di piccola taglia (potenza 5-100 kW; diametro rotore 3-20 metri; altezza mozzo 10-20 metri); macchine di media taglia (potenza 100-800 kW; diametro rotore 25-50 metri; altezza mozzo 25-50 metri); macchine di grande taglia (potenza 800-2500 kW; diametro rotore 55-70 metri; altezza mozzo 60-80 metri).

Torna su

Tra le diverse alternative di progetto è fondamentale la scelta del numero delle pale. I rotori degli attuali aerogeneratori hanno due o tre pale. I rotori a due pale sono meno costosi e girano a velocità più elevate, mentre quelli a tre pale presentano migliori proprietà dinamiche, poiché forniscono una coppia motrice più uniforme, e hanno una resa energetica leggermente superiore. Un'ulteriore alternativa di fondo nel progetto di un aerogeneratore riguarda la scelta di un rotore sopravvento o sottovento rispetto al sostegno.

Le soluzioni costruttive ideate per le pale variano a seconda della taglia delle macchine: in particolare, per le macchine di media e grossa taglia, la struttura della pala è simile a quella delle ali degli aerei. La progettazione della pala deve tener conto dell'esigenza di assicurare a essa un'adeguata resistenza a fatica che consenta di prevedere una vita economicamente accettabile. I carichi variabili sulla pala durante la sua rotazione sono dovuti al peso proprio e a quello di eventuali manicotti di ghiaccio, alle rapide fluttuazioni in direzione e intensità della velocità del vento, al fenomeno dello strato limite (l'intensità del vento che investe le parti più alte del rotore è maggiore di quella che investe le parti più basse) e, per le macchine con rotore sottovento, all'effetto torre, cioè alla schermatura dovuta al sostegno al momento del passaggio in corrispondenza di quest'ultimo.

Occorre tener presente anche il fatto che, essendo il rotore un disco ruotante a velocità uniforme, i carichi citati inducono su di esso, e quindi sulle pale, reazioni di tipo giroscopico. I materiali più usati per la costruzione delle pale sono i seguenti: acciaio, materiali compositi rinforzati con fibra di vetro, legno, leghe d'alluminio, materiali compositi di tipo innovativo (ad esempio quelli che utilizzano fibre di carbonio).

È l’elemento, montato alla sommità della torre, a cui è collegato il rotore e che contiene al suo interno il moltiplicatore di giri (non necessariamente), il generatore di corrente, il sistema di controllo ed il sistema di imbardata.

Con i rotori a due pale è stato introdotto - almeno nelle medie e grandi macchine - il mozzo oscillante, che consente al rotore di oscillare di alcuni gradi perpendicolarmente al piano di rotazione. Questo grado di libertà riduce gli sforzi al piede della pala dovuti alle raffiche, allo strato limite e all'effetto torre.

Torna su

La trasmissione del moto dal rotore al generatore elettrico avviene attraverso un moltiplicatore di giri il cui rapporto è, in genere, tanto più elevato quanto maggiore è il diametro del rotore. L'albero veloce, per aerogeneratori collegati alla rete, deve ruotare alla velocità necessaria perchè il generatore elettrico generi corrente alternata alla frequenza di 50 Hz (la frequenza della corrente della rete in Europa). Se dunque al crescere del diametro del rotore diminuisce la velocità del cosiddetto albero lento, che trasmette il moto dal rotore al moltiplicatore, crescerà quindi l'ingombro trasversale e il numero degli stadi di quest'ultimo, a pari velocità dell'albero veloce.

La trasmissione del moto avviene, nelle macchine più recenti, attraverso elementi flessibili che riducono le variazioni di coppia motrice e, in generale, contribuiscono ad attenuare le brusche sollecitazioni indotte nel sistema. Sull'albero veloce è presente anche un freno di parcheggio. Occorre infine osservare che, anche per le grandi macchine, si prospetta attualmente la possibilità di funzionare a più di una velocità di rotazione per meglio sfruttare le diverse velocità del vento, alcune società all'avanguardia producono macchine con la trasmissione del moto in presa diretta dal rotore che muovono generatori elettrici a numero di coppie polari variabili. e altre soluzioni tecniche ed elettroniche. Non necessitando del moltiplicatore non serve utilizzare un lubrificante con conseguenti minori costi di gestione e miglior ecologia del sistema.

I problemi relativi agli aerogeneratori si presentano in modo diverso a seconda delle esigenze dell'utenza da alimentare. Accoppiando all'aeromotore un generatore a corrente continua o un generatore a corrente alternata di cui non interessi mantenere costante la frequenza si possono alimentare soltanto certe utenze isolate con esigenze ridotte. I sistemi che presentano invece maggior interesse sono quelli che generano corrente alternata a frequenza costante (50 o 60 Hz) i cui tipi principali sono (fig. 36): aeromotori a velocità costante accoppiati a generatori sincroni; aeromotori a velocità quasi costante accoppiati a generatori asincroni; aeromotori a velocità variabile accoppiati ad apparati di conversione capaci di generare corrente alternata a frequenza costante.

Torna su

E' importante mantenere nel tempo un allineamento quanto più continuo possibile tra l'asse del rotore e la direzione del vento per garantire la massima producibilità della macchina. Nei piccoli aerogeneratori è frequente, con rotori sopravvento, l'impiego di una semplice pinna direzionale; con rotori sottovento, si tende spesso a realizzare un auto-orientamento spontaneo di tipo aerodinamico senza l'aiuto di servomotori. Nelle macchine di media e grande taglia è quasi sempre usato un servo-meccanismo.

Tra i morsetti del generatore e la linea si installano dispositivi che controllando il funzionamento della macchina, la proteggono, la mettono in parallelo con la rete, la staccano dalla stessa in caso di guasto o la fermano in caso di eccessiva velocità del vento.

Il controllo si realizza mediante apparati più o meno sofisticati che misurano la tensione, l'intensità e la frequenza della corrente in ognuna delle tre fasi, l'energia prodotta dal generatore, il fattore di potenza. La tensione e l'intensità di corrente si misurano mediante trasformatori di misura.

Torna su

Il trasformatore è q Style="text-decoration: none;"uell'elemento che si interpone tra la centrale e la rete elettrica; ha la funzione di variare la tensione della corrente in uscita dall'alternatore, in particolare di portare la corrente dalla tensione di uscita del generatore a quella (alta o media tensione, ad esempio 132 kV), della linea elettrica. Il trasporto della corrente elettrica avviene infatti ad alta tensione per ridurre le perdite per effetto Joule lungo la linea.

Le macchine possono differire anche per il tipo di torre, che può essere tubolare, a traliccio o a palo strallato.

Alla base della torre sono necessarie, come per tutte le strutture civili od industriali, delle fondazioni, cioè delle strutture che trasferiscono a terra i carichi che agiscono sulla macchina eolica: peso proprio, spinta del vento ed azioni sismiche.

Gli aerogeneratori possono essere fonte di interferenza elettromagnetica a causa della riflessione e della diffusione delle onde radio che investono la struttura. Per misurare gli effetti di questo fenomeno si può far ricorso sia a prove sperimentali che a previsioni teoriche. Il primo metodo consiste nel controllare, tramite rilevamenti effettuati a varie distanze dagli aerogeneratori, la qualità dell'immagine ricevuta, correlandola al livello del segnale riflesso o diffuso dalla struttura del generatore stesso. Esistono inoltre modelli matematici predittivi per calcolare i livelli del segnale riflesso e diffuso dalle strutture in movimento. Questi permettono di individuare, in maniera conservativa, una zona di rispetto oltre la quale il rapporto tra segnale e disturbo è di entità tale da non incidere sulla qualità del radioservizio stesso.

Sulla base di quanto riportato in letteratura e con riferimento a risultati di prove di caratterizzazione di macchine di media taglia, si ritiene che il rischio di tali disturbi possa considerarsi irrilevante per gli aerogeneratori attuali che utilizzano pale in materiale non metallico ed antiriflettente.

Torna su

COMPILA I CAMPI SEGUENTI

Nome* Cognome* Professione* E-mail* Città* Provincia* Nazione* Telefono Scrivete qui le Vs. richieste Informativa ai sensi dell’art. 13 del D. Lgs. 196/2003 Ai sensi dell'articolo 13 del Codice in materia di protezione dei dati personali, il D.Lgs. 196/2003, si informa che il trattamento dei Suoi dati personali, è svolto ai fini dell'invio di materiale informativo concernente i prodotti e i servizi forniti, nonché, previo consenso, al fine di informare, promuovere e pubblicizzare, anche a mezzo della posta elettronica, prodotti e servizi. Il trattamento avverrà con l'utilizzo anche di strumenti elettronici, nei modi e nei limiti necessari per perseguire le predette finalità. I dati potranno essere comunicati a: - soggetti che possano accedere ai dati in forza di disposizione di legge, di regolamento o di normativa comunitaria, nei limiti previsti da tali norme, - a soggetti incaricati dell'invio delle comunicazioni anche per via telematica. Dei dati potranno venire a conoscenza il responsabile per il riscontro all’interessato e i seguenti incaricati del trattamento: incaricati dell’Ufficio Commerciale e Tecnico. I Suoi dati personali non verranno da noi diffusi. Il conferimento di tali dati è facoltativo, ma la loro mancata indicazione non ci consentirà di tenerLa aggiornata sulle iniziative del titolare del trattamento. Riportiamo di seguito integralmente l’articolo 7 del D. Lgs. N.° 196/2003, per ricordarLe che potrà esercitare i seguenti diritti: Art.7 (diritto di accesso ai dati personali e altri diritti) 1. L'interessato ha diritto di ottenere la conferma dell'esistenza o meno di dati personali che lo riguardano, anche se non ancora registrati, e la loro comunicazione in forma intelligibile. 2. L'interessato ha diritto di ottenere l'indicazione: a) dell'origine dei dati personali; b) delle finalità e modalità del trattamento; c) della logica applicata in caso di trattamento effettuato con l'ausilio di strumenti elettronici; d)degli estremi identificativi del titolare, dei responsabili e del rappresentante designato ai sensi dell'articolo 5,comma2; e) dei soggetti o delle categorie di soggetti ai quali i dati personali possono essere comunicati o che possono venirne a conoscenza in qualità di rappresentante designato nel territorio dello Stato, di responsabili o incaricati. 3. L'interessato ha diritto di ottenere: a) l'aggiornamento, la rettificazione ovvero, quando vi ha interesse, l'integrazione dei dati; b) la cancellazione, la trasformazione in forma anonima o il blocco dei dati trattati in violazione di legge, compresi quelli di cui non è necessaria la conservazione in relazione agli scopi per i quali i dati sono stati raccolti o successivamente trattati; c) l'attestazione che le operazioni di cui alle lettere a) e b) sono state portate a conoscenza, anche per quanto riguarda il loro contenuto, di coloro ai quali i dati sono stati comunicati o diffusi, eccettuato il caso in cui tale adempimento si rivela impossibile o comporta un impiego di mezzi manifestamente sproporzionato rispetto al diritto tutelato. 4. L'interessato ha diritto di opporsi, in tutto o in parte: a) per motivi legittimi al trattamento dei dati personali che lo riguardano, ancorché pertinenti allo scopo della raccolta; b) al trattamento di dati personali che lo riguardano a fini di invio di materiale pubblicitario o di vendita diretta o per il compimento di ricerche di mercato o di comunicazione commerciale. Rivolgendo le richieste al responsabile per il riscontro all'interessato in caso di esercizio dei diritti, Massimo Smerieri, titolare di Et-Studio. Il Titolare del trattamento è Et-Studio. Consenso al trattamento dati personali Pienamente informato delle finalità e modalità del trattamento descritte nella suddetta informativa e rilevato che lo stesso è rispettoso del D. Lgs. N.° 196/2003 e delle finalità perseguite esprimo il consenso al trattamento dei miei dati personali. Consenso all’invio di comunicazioni commerciali Pienamente informato delle finalità e modalità del trattamento e rilevato che lo stesso è rispettoso del D. Lgs. N.° 196/2003 e delle finalità perseguite esprimo il consenso a ricevere materiale pubblicitario o comunicazioni commerciali tramite l’uso di sistemi automatizzati di chiamata senza l’intervento di un operatore compresa la posta elettronica, il telefax, i messaggi del tipo Mms o Sms o di altro tipo.

Chiudi BOX