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Adriatica
Ecologie Industriali divisione Energia
La captazione
dell'energia del vento
Si attua mediante macchine in cui delle superfici mobili vengono poste
in movimento dal vento. Il movimento si trasferisce ad un asse che rende
disponibile una coppia ad una certa velocità di rotazione. Questa
energia meccanica si trasforma in energia elettrica. L'importanza del
rotore, nella bontà della captazione, è rilevante tanto
che si cerca di migliorarne l'efficienza in modo da poter sviluppare
maggiori potenze a parità di area spazzata. 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 un'adeguata
resistenza a fatica che consenta 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
sulle parti più alte del rotore è maggiore di quella che
investe le parti più basse) e, per le macchine con rotore sottovento,
all'effetto della schermatura dovuta al sostegno. Essendo il rotore
un disco rotante a velocità uniforme, i carichi inducono su di
esso, e quindi sulle pale, reazioni di tipo giroscopico. I materiali
più usati per la costruzione delle pale sono l’ acciaio,
i materiali compositi rinforzati con fibra di vetro, il legno, le leghe
d'alluminio, i materiali compositi a base di fibre di carbonio.
Il rotore e la trasmissione
E’ fondamentale la scelta del numero delle pale. I rotori a due
pale sono meno costosi e girano a velocità più elevate,
mentre quelli a tre pale forniscono una coppia motrice più uniforme
e hanno una resa energetica superiore. Con i rotori a due pale è
stato introdotto 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. La trasmissione del
moto dal rotore al generatore elettrico avviene attraverso un moltiplicatore
di giri il cui rapporto è tanto più elevato quanto maggiore
è il diametro del rotore. L'albero veloce deve ruotare alla velocità
necessaria per generare corrente alternata alla frequenza di 50 Hz..
La trasmissione del moto avviene attraverso elementi flessibili che
riducono le variazioni di coppia motrice e contribuiscono ad attenuare
le brusche sollecitazioni indotte nel sistema. Sull'albero veloce è
presente anche un freno di parcheggio.
Il generatore
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 maggior interesse sono quelli che generano
corrente alternata a frequenza costante (50 o 60 Hz). Si tratta di 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
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