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I PRINCIPALI
COMPONENTI DI UNA TURBINA EOLICA
1) IL ROTORE E LE PALE
Ogni turbina ha un rotore dotato di pale che ha la funzione di catturare energia dal vento. Esistono diversi tipi di rotore utilizzabili dall'eolico orizzontale e verticale, e sperimentati soprattutto nel piccolo eolico: ad es., monopala, bipala, tripala, multipala. La dimensione di una pala è importante nel determinare la quantità di energia elettrica producibile, poiché più grande è la pala e maggiore è l'energia cinetica del vento che si può catturare. Le pale dei grandi rotori ad asse orizzontale utilizzano un design che sfrutta l'effetto di portanza, lo stesso usato dagli aerei. Un altro design delle pale, usato nel piccolo eolico e in alcune turbine ad asse verticale è quello che sfrutta l'effetto di frenamento: il vento, cioè, "spinge" la pala, trasmettendo quindi alla turbina molta forza (utile, ad es., se si deve pompare acqua) ma poca velocità. Le pale del rotore sono normalmente fatte da materiali compositi rinforzati con fibra di vetro o fibra di carbonio, o - specie per i modelli più piccoli - in plastica o legno.
Schema di una tipica turbina eolica orizzontale
di taglia media.
2) IL GENERATORE ELETTRICO
Il generatore è il dispositivo che utilizza l'energia cinetica del rotore per trasformarla in elettricità. I generatori possono essere progettati per produrre o corrente continua (DC) o corrente alternata (AC): i primi sono di solito chiamati semplicemente "generatori", i secondi alternatori. Se la turbina è progettata per essere connessa in rete, potrebbe avere un alternatore che produce corrente alla frequenza di rete (50 Hz): in tal caso, l'impianto eolico avrà bisogno solo di un trasformatore per elevare la tensione a quella di rete (230 V). Se invece essa è progettata per produrre corrente continua (ad es., per un uso in un sistema "stand-alone", cioè non connesso in rete), utilizza o (1) direttamente un generatore in continua oppure (2) un alternatore, eventualmente non a frequenza di rete, a cui verrà aggiunto un rettificatore, che provvede a trasformare la corrente alternata in continua: la corrente potrà così essere accumulata in batterie e, nel caso, poi tramutata in alternata a 230 V con un inverter.
I quattro generatori collegati all'uscita degli
ingranaggi di una grande turbina eolica.
3) LA TRASMISSIONE: ALBERO E INGRANAGGI
I generatori, normalmente, richiedono dalle 1.200 alle 1.800 rivoluzioni per minuto (RPM) per operare in modo efficiente. Tuttavia, le rivoluzioni per minuto di un rotore eolico sono di solito comprese fra 40 e 400 RPM. Per porre rimedio a tale differenza nel numero di giri, le turbine eoliche in genere hanno una scatola del cambio contenente ingranaggi di moltiplica, collegata da una parte all'albero a bassa velocità di rotazione del rotore e dall'altra all'albero ad alta velocità del generatore. In qualsiasi dispositivo, comunque, c'è sempre un compromesso fra complessità e gestibilità. Ciò è vero anche per le turbine eoliche. Alcuni tipi di turbine a corrente continua utilizzate nei piccoli aerogeneratori non usano la trasmissione suddetta, bensì presentano un collegamento diretto fra rotore e generatore, e tali sistemi sono detti "a azionamento diretto". Per produrre con turbine ad azionamento diretto la stessa elettricità prodotta da una turbina a corrente alternata, occorre un generatore più grande.
4) I SISTEMI DI CONTROLLO
I sistemi di controllo e sicurezza di una turbina comprendono numerosi componenti, che possono essere diversi a seconda del tipo di turbina, e tanto più importanti quanto più quest'ultima è grande. Essi, infatti, combinati insieme ne assicurano un funzionamento soddisfacente e prevengono situazioni potenzialmente pericolose. Il sistema di controllo svolge una costante supervisione sul funzionamento della turbina, rendendo possibile un tempestivo intervento (normalmente autonomo) in caso di necessità. Infatti, se non viene controllata, una turbina tende a raggiungere velocità eccessivamente elevate durante i periodi di forte vento (oppure se disconnessa dalla rete), oltrepassando così la sua potenza nominale. Pertanto, il sistema di controllo - che può comprendere un anemometro, sensori vari, micro-computer e numerosi componenti attivi soprattutto elettronici, meccanici e idraulici - provvede a non far superare alla turbina tale potenza nominale e, qualora necessario, a farla arrestare.
5) I SISTEMI DI FRENATURA
I sistemi di frenatura di una turbina eolica sono, in pratica, di tre possibili tipi: (1) aerodinamici: ad es., nelle grandi turbine le punte delle pale possono essere ruotate un po' come gli alettoni di un aereo esercitando un'azione frenante, mentre nelle piccole turbine un sistema passivo (furling) orienta il rotore parallelamente al vento quando questo soffia forte; (2) meccanici: ad es., un freno a disco posto sull'albero che collega il rotore agli ingranaggi di moltiplica; (3) elettrici: realizzati, ad es., mettendo per poco tempo in corto circuito i fili di uscita del generatore e trasformando così l'energia cinetica in calore. Le grandi pale eoliche hanno anche dei dispositivi passivi indipendenti dal sistema di controllo (e quindi da una sua errata progettazione o da un'assenza di corrente) che attivano in modo automatico un sistema di frenatura aerodinamico se la velocità delle pale - e dunque la forza centrifuga - supera una certa soglia, e un sistema di frenatura meccanico in caso di disconnessione dalla rete elettrica.
Un sistema di frenatura aerodinamico che utilizza
la punta delle pale, usato nel grande eolico.
6) I SISTEMI DI ORIENTAMENTO
Le turbine eoliche orizzontali si dividono in due grandi tipi: sottovento e sopravento. Nelle turbine "sopravento", che sono di gran lunga le più diffuse, l'albero del rotore deve essere puntato nella direzione del vento, che arriva sul rotore dal davanti. Nel grande eolico, per orientare il rotore nella direzione del vento rilevata da appositi sensori, e mantenerlo entro un opportuno "angolo di attacco" - in quanto non è possibile seguire di continuo il vento nel suo variare di direzione - si usa un sistema di imbardata poggiato su dei cuscinetti e dotato di un motore, il quale agisce in maniera attiva gestito da un microcomputer. Nel piccolo eolico, invece, il rotore è sopravento non in maniera attiva bensì passiva, in quanto continuamente orientato nella direzione del vento grazie a una pinna/timone posta alle sue spalle. Nelle turbine "sottovento", infine, il vento non giunge sul rotore dal davanti bensì dal di dietro, incontrando prima la torre di sostegno della turbina, ed anche qui il rotore viene orientato in maniera passiva.
Il diverso sistema di orientamento del rotore
usato dal piccolo eolico (a sinistra) e dal grande eolico
(a destra).
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INDICE
HOMEPAGE E INDICE COMPLETO
LE TECNOLOGIE PRINCIPALI DI CUI MI OCCUPO
UNA GUIDA AGLI INCENTIVI STATALI
GLI 8 PASSI PER UN IMPIANTO "CHIAVI IN MANO"
LA PROGETTAZIONE DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO
COME OTTENERE UN FINANZIAMENTO BANCARIO
IMPIANTI RESIDENZIALI: (1) FOTOVOLTAICI - (2) EOLICI
ESEMPIO DI IMPIANTO FOTOVOLTAICO PER PICCOLA IMPRESA
ESEMPIO DI IMPIANTO FOTOVOLTAICO INDUSTRIALE
ES. DI GRANDI IMPIANTI INDUSTRIALI (EOLICO E SOLARE TERMODINAMICO)
LE 20 RAGIONI DEL "BOOM" DEL FOTOVOLTAICO
IL REGIME DI "SCAMBIO SUL POSTO" NEL FOTOVOLTAICO
QUANTO COSTA UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO?
PREVENTIVO DI IMPIANTO FV SU TETTO DA: 3 kW - 6 kW - 15 kW - 200 kW
PREVENTIVO DI IMPIANTO FV SU PENSILINE DA: 10 kW - 500 kW
BUSINESS PLAN DI IMPIANTO FV A TERRA DA: 100 kW - 1 MW
BUSINESS PLAN DI IMPIANTO FV SU SERRA DA: 50 kW - 1 MW
USARE LE BIOMASSE COME FONTE DI ENERGIA
TERRENI CANTIERABILI IN AFFITTO: UN NUOVO BUSINESS
LA "CASA ECOLOGICA" E IL RISPARMIO ENERGETICO
UN IMPIANTO SOLARE TERMICO COMBINATO
RIVOLUZIONE FOTOVOLTAICA - IL FOTOVOLTAICO DI TERZA GENERAZIONE
RIVOLUZIONE FOTOVOLTAICA - LE PELLICOLE E LE VERNICI FOTOVOLTAICHE
CELLE SOLARI - I PRINCIPALI TIPI DI CELLE FOTOVOLTAICHE "CLASSICHE"
CELLE SOLARI - CELLE POLIMERICHE, ORGANICHE, IBRIDE, A PIGMENTI
CELLE SOLARI - LA RIVOLUZIONE NANOTECNOLOGICA ED I NANOMATERIALI
CELLE SOLARI - ESEMPI DI CELLE FOTOVOLTAICHE DI TERZA GENERAZIONE
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I PRINCIPALI TIPI DI MODULI SUL MERCATO
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I COLORATI, BIFACCIALI, CILINDRICI, ETC.
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I PANNELLI CINESI SONO UNA BUONA SCELTA?
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I SISTEMI MOLTIPLICATORI SOLARI (<2 X)
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I PANNELLI A BASSA CONCENTRAZIONE (2-20 X)
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I PANNELLI A MEDIA CONCENTRAZIONE (20-500 X)
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I PANNELLI AD ALTA CONCENTRAZIONE (>500 X)
PANNELLI FOTOVOLTAICI - QUANTO COSTA UN PANNELLO A CONCENTRAZIONE
PANNELLI FOTOVOLTAICI - PANNELLI A CONCENTRAZIONE VS. TRADIZIONALI
CONCENTRATORI FOTOVOLTAICI - I DIVERSI TIPI DI CONCENTRATORI
CONCENTRATORI FOTOVOLTAICI - VARI SISTEMI A BASSA CONCENTRAZIONE
CONCENTRATORI FOTOVOLTAICI - VARI SISTEMI AD ALTA CONCENTRAZIONE
SISTEMI FOTOVOLTAICI - GUIDA ALLA SCELTA DEL MIGLIOR INVERTER
SISTEMI FOTOVOLTAICI - LA MANUTENZIONE ORDINARIA DI UN IMPIANTO
SISTEMI FOTOVOLTAICI - I VARI TIPI DI ANTIFURTO PER PANNELLI E IMPIANTI
SISTEMI FOTOVOLTAICI - GLI AGENTI ATMOSFERICI ED I PANNELLI SOLARI
SISTEMI FOTOVOLTAICI - QUANTA ENERGIA PRODUCE UN IMPIANTO?
SISTEMI FOTOVOLTAICI - AUTOCOSTRUZIONE DI UN PANNELLO FOTOVOLTAICO
INSEGUITORI SOLARI - LE DIVERSE TIPOLOGIE DI INSEGUITORI SOLARI
INSEGUITORI SOLARI - VARI TIPI DI INSEGUITORI MONOASSIALI
INSEGUITORI SOLARI - VARI TIPI DI INSEGUITORI BIASSIALI
PARCHI FOTOVOLTAICI - IMPIANTI FOTOVOLTAICI DI PRIMA GENERAZIONE
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PARCHI FOTOVOLTAICI - CONFRONTO FRA I VARI TIPI DI PARCHI
PARCHI FOTOVOLTAICI - I PIÙ GRANDI PARCHI FOTOVOLTAICI ITALIANI
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FV INTEGRATO IN EDIFICI - LE PRINCIPALI TECNOLOGIE UTILIZZATE
FV INTEGRATO IN EDIFICI - L'INTEGRAZIONE IN FACCIATE, FINESTRE, ETC.
FV INTEGRATO IN EDIFICI - ES. DI PRODOTTI DEL FV INTEGRATO IN FACCIATE
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