Turbina eolica

L'energia eolica è una delle più importanti al mondo delle energie rinnovabili. Pertanto, dobbiamo sapere bene quale sia il suo funzionamento. Il turbina eolica È uno degli elementi fondamentali di questo tipo di energia. Ha un funzionamento abbastanza completo e ci sono diversi tipi di turbine a seconda del parco eolico in cui ci troviamo.

In questo articolo ti diremo tutto quello che c'è da sapere sulla turbina eolica, le sue caratteristiche e come funziona.

Cos'è una turbina eolica?

Una turbina eolica è un dispositivo meccanico che converte l'energia eolica in energia elettrica. Le turbine eoliche sono progettate convertire l'energia cinetica del vento in energia meccanica, che è il movimento dell'asse. Quindi, nel generatore a turbina, questa energia meccanica viene convertita in energia elettrica. L'elettricità generata può essere immagazzinata in una batteria o utilizzata direttamente.

Ci sono tre leggi fondamentali della fisica che governano l'energia disponibile del vento. La prima legge afferma che l'energia prodotta dalla turbina è proporzionale al quadrato della velocità del vento. La seconda legge afferma che l'energia disponibile è proporzionale all'area spazzata della lama. L'energia è proporzionale al quadrato della lunghezza della lama. La terza legge stabilisce che il rendimento teorico massimo di una turbina eolica è del 59%.

A differenza dei vecchi mulini a vento di Castilla La Mancha o dei Paesi Bassi, in questi mulini a vento il vento spinge le pale per ruotare e le moderne turbine eoliche utilizzano principi aerodinamici più complessi per catturare l'energia eolica in modo più efficiente. Infatti, il motivo per cui una turbina eolica muove le sue pale è simile al motivo per cui un aeroplano rimane in aria, ed è dovuto a un fenomeno fisico.

Nelle turbine eoliche si generano due tipi di forze aerodinamiche nelle pale del rotore: una è chiamata spinta, che è perpendicolare alla direzione del flusso del vento, e l'altra è chiamata resistenza, che è parallela alla direzione del flusso del vento .aria.

Il design delle pale della turbina è molto simile a quello di un'ala di aeroplano e si comporta come quest'ultimo in condizioni di vento. Su un'ala di aeroplano, una superficie è molto rotonda, mentre l'altra è relativamente piatta. Quando l'aria circola attraverso le pale del mulino di questo modello, il flusso d'aria attraverso la superficie liscia è più lento del flusso d'aria attraverso la superficie rotonda. Questa differenza di velocità a sua volta produrrà una differenza di pressione, che è migliore su una superficie liscia che su una superficie rotonda.

Il risultato finale è una forza che agisce sulla superficie liscia dell'ala del propulsore. Questo fenomeno è chiamato "effetto Venturi", che fa parte della ragione del fenomeno "ascensore", che a sua volta spiega perché l'aereo rimane in aria.

Interni di generatori eolici

Anche le pale di una turbina eolica utilizzano questi meccanismi per provocare un movimento rotatorio attorno al proprio asse. Il design della sezione della lama facilita la rotazione nel modo più efficiente. All'interno del generatore avviene il processo di conversione dell'energia rotazionale della pala in energia elettrica per la legge di Faraday. Deve includere un rotore che ruota sotto l'influenza del vento, accoppiato ad un alternatore, e converte l'energia meccanica rotante in energia elettrica.

Elementi di una turbina eolica

Le funzioni implementate da ciascun elemento sono le seguenti:

• rotore: Raccoglie l'energia eolica e la converte in energia meccanica rotante. Anche in condizioni di velocità del vento molto basse, il suo design è fondamentale per la virata. Dal punto precedente si può vedere che il design della sezione della pala è la chiave per garantire la rotazione del rotore.
• Accoppiamento turbina o sistema di supporto: adattare il movimento rotatorio della pala al movimento rotatorio del rotore del generatore a cui è accoppiato.
• Moltiplicatore o cambio: A velocità del vento normali (tra 20-100 km/h), la velocità del rotore è bassa, intorno ai 10-40 giri al minuto (rpm); Per generare elettricità, il rotore del generatore deve funzionare a 1.500 giri/min, quindi la navicella deve contenere un sistema che converta la velocità dal valore iniziale al valore finale. Ciò è ottenuto da un meccanismo simile al cambio in un motore di automobile, che utilizza una serie di ingranaggi multipli per ruotare la parte mobile del generatore a una velocità adatta a generare elettricità. Contiene anche un freno per fermare la rotazione del rotore quando il vento è molto forte (più di 80-90 km/h), che può danneggiare qualsiasi componente del generatore.
• Generatore: Si tratta di un assieme rotore-statore che genera energia elettrica, che viene trasmessa alla sottostazione tramite cavi installati nella torre che sostiene la navicella, per poi essere immessa in rete. La potenza del generatore varia tra 5 kW per la turbina media e 5 MW per la turbina più grande, anche se esistono già turbine da 10 MW.
• Motore di orientamento: Consente ai componenti di ruotare per posizionare la navicella nella direzione del vento prevalente.
• Supporto albero: È il supporto strutturale del generatore. Maggiore è la potenza della turbina, maggiore è la lunghezza delle pale e, quindi, maggiore è l'altezza alla quale deve trovarsi la navicella. Ciò aggiunge ulteriore complessità al design della torre, che deve sostenere il peso del gruppo elettrogeno. La pala deve inoltre avere un'elevata rigidità strutturale per resistere a forti venti senza rompersi.
• Pagaie e anemometri: dispositivi posti nella parte posteriore delle gondole che contengono generatori; determinano la direzione e misurano la velocità del vento, ed agiscono sulle pale per frenarle quando la velocità del vento supera una soglia. Al di sopra di questa soglia esiste un rischio strutturale della turbina. Questo di solito è un tipo di turbina Savonious.

Spero che con queste informazioni possiate conoscere meglio la turbina eolica e le sue caratteristiche.