ENERGIA EOLICA

L’energia eolica descrive il processo attraverso il quale vento viene utilizzato per generare elettricità .
Le turbine eoliche convertono l’energia cinetica del vento in energia meccanica.
Il vento è causato dal riscaldamento irregolare dell’atmosfera dal sole, da variazioni nella superficie della terra, e dalla rotazione della terra . Montagne, corpi d’acqua, e vegetazione influenzano tutti i modelli di flusso del vento. Le turbine eoliche convertono l’energia eolica in energia elettrica facendo ruotare le pale intorno ad un rotore. Il rotore ruota l’albero di azionamento a sua volta meccanicamente collegato al generatore elettrico . La quantità di energia che una turbina può estrarre dal vento è influenzata da tre fattori chiave: velocità del vento, la densità dell’aria, l’area spazzata.

Equazione per l’energia dal vento

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  • Velocità del vento

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La quantità di energia nel vento varia con il cubo della velocità del vento, in altre parole, se la velocità del vento raddoppia, vi è otto volte più energia nel vento.
Dunque, piccole variazioni di velocità del vento hanno un grande impatto sulla quantità di energia disponibile nel vento.

  • Densità dell’aria

Più densa è l’aria, più energia riceve la turbina. La densità dell’aria varia con elevazione e temperatura. L’aria è meno densa ad altitudini più elevate rispetto al livello del mare e l’aria calda è meno densa dell’aria fredda. A parità del resto, le turbine eoliche produrranno più energia ad altitudini più basse e in luoghi con temperature medie più fredde.

  • Area spazzata

form3,pngPiù grande è l’area spazzata (cioè la dimensione della zona attraverso la quale il rotore gira), più potenza eolica può essere catturata dalla turbina.
Poichè l’area spazzata A è proporzionale al quadrato del raggio del rotore r, un piccolo aumento nella lunghezza della lama implica un maggiore aumento della potenza disponibile alla turbina.

Le turbine eoliche

Le turbine eoliche possono essere divise in due tipi fondamentali determinati dal modo in cui ruota la turbina. Le turbine eoliche che ruotano attorno ad un asse orizzontale sono più comuni (come un mulino a vento), mentre le turbine eoliche ad asse verticale sono utilizzate meno frequentemente (Savonius e Darrieus sono le più comuni nel gruppo).

Le turbine eoliche ad asse orizzontale hanno il rotore principale ed il generatore elettrico alla sommità della torre e devono essere puntati verso il vento. Le piccole turbine sono direzionate da un semplice banderuola posizionata ortogonalmente al rotore, mentre le grandi turbine generalmente utilizzano un anemometro ed un sensore direzionale accoppiati con un servomotore per portare la turbina nella direzione vento. La maggior parte delle grandi turbine eoliche hanno un moltiplicatore di giri che trasforma la rotazione lenta del rotore in una rotazione più veloce adatta per azionare un generatore elettrico. Negli ultimi anni sono stati adottati generatori di azionamento diretto (direct drive) per semplificare il sistema navicella, aumentare l’affidabilità, aumentare l’efficienza e per evitare problemi al cambio.

Poiché la torre produce turbolenza dietro di sè, il rotore è solitamente montato controvento rispetto alla torre. Le pale eoliche sono rese rigide per evitare che le lame possano essere spinte sulla torre in caso di vento forte. Inoltre, le lame sono distanziate dalla torre e talvolta sono un po’ inclinate rispetto ad essa.