Energia eolica

I generatori eolici (o aerogeneratori) – evoluzione moderna degli antichi mulini a vento – convertono direttamente l’energia cinetica del vento in energia meccanica e, successivamente, in energia elettrica.

La tipica configurazione di un aerogeneratore è costituita da un traliccio di sostegno che porta alla sua sommità lagondola o navicella; nella navicella sono contenuti l’albero di trasmissione lento, il moltiplicatore di giri, l’albero veloce, il generatore elettrico e i dispositivi ausiliari. All’estremità dell’albero lento e all’esterno della navicella è fissato il rotore, costituito da un mozzo sul quale sono montate le pale.

Dal punto di vista delle dimensioni, gli aerogeneratori si suddividono in:

  • macchine di piccola taglia: potenza 5-100 KW, diametro rotore 3-20 m., altezza mozzo 10-20 m.
  • macchine di media taglia: potenza 250-850 KW, diametro rotore 25-50 m.,
    altezza mozzo 25-55 m.
  • macchine di grande taglia: potenza 1000-3000 KW, diametro rotore 55-70m.,
    altezza mozzo 60-80 m.

Struttura interna della navicella di un generatore

Il sistema frenante
E’ costituito da due sistemi indipendenti di arresto delle pale: un sistema di frenaggio aerodinamico e uno meccanico.
Il primo viene utilizzato per controllare la potenza dell’aerogeneratore, come freno di emergenza in caso di sovravelocità del vento e per arrestare il motore.
Il secondo viene utilizzato per completare l’arresto del motore e come freno di stazionamento.

La torre e le fondamenta
La torre sostiene la navicella e il rotore, può essere a forma tubolare o a traliccio.
In genere è costruita in legno, in cemento armato, in acciaio o con fibre sintetiche.
La struttura dell’aerogeneratore per poter resistere alle oscillazioni ed alle variazioni causate dalla pressione del vento deve essere ancorata al terreno mediante fondamenta.
Le fondamenta molto spesso sono completamente interrate e costruite con cemento armato.

Il moltiplicatore di giri
Il moltiplicatore di giri serve per trasformare la rotazione lenta delle pale in una rotazione più veloce in grado di far funzionare il generatore di elettricità.

Il generatore
Il generatore trasforma l’energia meccanica in energia elettrica. La potenza del generatore viene indicata il chilowatt (KW).

Il sistema di controllo
Il funzionamento di un aerogeneratore è gestito da un sistema di controllo che svolge due diverse funzioni.
Gestisce automaticamente e non, l’aerogeneratore nelle diverse operazioni di lavoro e aziona il dispositivo di sicurezza che blocca il funzionamento dell’ aerogeneratore in caso di malfunzionamento e di sovraccarico dovuto ad eccessiva velocità del vento.

La navicella e il sistema di imbardata
La navicella è una cabina in cui sono ubicati tutti i componenti di un aerogeneratore, ad eccezione, naturalmente, del rotore e del mozzo.
La navicella è posizionata sulla cima della torre e può girare di 180° sul proprio asse.
Per assicurare sempre il massimo rendimento dell’aerogeneratore è importante mantenere un allineamento più continuo possibile tra l’asse del rotore e la direzione del vento.
Negli aerogeneratori di media e grossa taglia, l’allineamento è garantito da un servomeccanismo, detto sistema di imbardata, mentre nei piccoli aerogeneratori è sufficiente l’impiego di una pinna direzionale.
Nel sistema di imbardata un sensore, la banderuola, indica lo scostamento dell’asse della direzione del vento e aziona un motore che riallinea la navicella.

Il rotore
Il rotore è costituito da un mozzo su cui sono fissate le pale che possono ruotare ad unavelocità superiore ai 200 chilometri orari. Le pale più utilizzate sono realizzate in fibra di vetro.
I rotori a due pale sono meno costosi e girano a velocità più elevate. Sono però più numerosi e vibrano di più di quelli a tre pale. Tra i due la resa energetica è quasi equivalente.
Sono stati realizzati anche rotori con una sola pala, equilibrata da un contrappeso. A parità di condizioni, questi rotori sono ancora più veloci dei bipala, ma hanno rese energetiche leggermente inferiori.
Ci sono anche rotori con numerose pale, di solito 24, che vengono impiegati per l’azionamento diretto di macchine, come le pompe.
Sono stati messi a punto dei rotori con pale “mobili”.
Variando l’inclinazione delle pale al variare della velocità del vento è possibile mantenere costante la quantità di elettricità prodotta dall’aerogeneratore.