Turbina eolica verticale

Un turbina eolica verticale u orizzontale è come un generatore elettrico che funziona convertire l'energia cinetica del vento in energia meccanica e tramite una turbina eolica in energia elettrica.

Esistono due tipi principali di file turbina eolica ad asse verticale e orizzontale. Quelle con asse verticale si distinguono per non necessitare del meccanismo di orientamento e quello che è il generatore elettrico può essere disposto a terra. Quelle ad asse orizzontale sono invece le più utilizzate e consentono di coprire un'ampia gamma di applicazioni isolate di piccola potenza fino ad installazioni in grandi parchi eolici.

Approfondiremo le due principali, come le suddette turbine eoliche ad asse verticale e orizzontale, e cosa sarebbero nuove proposte che cercano di trarne il massimo al vento per produrre energia elettrica. Siamo in pochi anni dove la tecnologia avanza e vediamo ogni volta nuove proposte come le turbine eoliche senza elica del progetto Vortex o quel Wind Tree, una specie di albero meccanico che genera energia silenziosamente.

Cos'è una turbina eolica verticale?

Una turbina eolica ad asse verticale è essenzialmente una turbina eolica in cui l'albero del rotore è installato in posizione verticale e può generare elettricità indipendentemente dalla direzione da cui proviene il vento. Il vantaggio di questo tipo di turbina eolica verticale è che può generare elettricità anche in luoghi con poco vento e aree urbane dove i regolamenti edilizi generalmente vietano l'installazione di turbine eoliche orizzontali.

Come accennato, turbine eoliche ad asse verticale o verticale nessuna necessità di meccanismo di orientamento e quale sarebbe il generatore elettrico si trova a terra. Il suo la produzione di energia è inferiore e ha alcuni piccoli handicap come deve essere motorizzato per andare avanti.

Ci tre tipi di turbine eoliche verticali così come Savonius, Giromill e Darrrieus.

tipo Savonius

Questo è caratterizzato dall'essere formato da due semicerchi spostato orizzontalmente ad una certa distanza, attraverso la quale viaggia l'aria, quindi sviluppa poca potenza.

giromil

Si distingue per avere un file set di lame verticali allegate con due barre sull'asse verticale e offre un range di fornitura energetica da 10 a 20 Kw.

darrius

Formata da due o tre lame biconvesse unite all'asse verticale in basso e in alto, permette di sfruttare il vento all'interno di un'ampia fascia di velocità. Lo svantaggio è che non si accendono da soli e hanno bisogno di un rotore Savonius.

Come funziona una turbina eolica ad asse verticale?

Nelle turbine eoliche verticali, le pale ruotano con la forza che spinge il vento. Le turbine eoliche verticali, a differenza di quelle orizzontali, sono sempre allineate al vento. Non importa quale sia la direzione degli stessi poiché possono funzionare anche quando il vento soffia a bassa velocità. Il vantaggio di queste turbine eoliche verticali è che sono più piccole e leggere delle turbine che hanno l'orizzontale. Essendo più piccoli, generano meno energia. Tuttavia, sono in grado di riscaldare una casa, avere tutte le luci interne ed esterne accese e ricaricare la batteria di un'auto elettrica.

Turbine eoliche ad asse orizzontale

Quelli con un asse orizzontale lo sono Il più utilizzato e sono quelli che possiamo trovare in quei grandi parchi eolici dove questo tipo di turbine eoliche può essere utilizzato sopra 1 Mw di potenza.

È fondamentalmente una macchina rotazionale in cui il movimento è prodotto dall'energia cinetica del vento quando agisce su un rotore che normalmente ha tre pale. Il movimento rotatorio prodotto viene trasmesso e moltiplicato tramite un moltiplicatore di velocità ad un generatore che è responsabile della produzione di energia elettrica.

Tutti questi componenti stanno su una gondola È posto in cima a una torre di sostegno. Sono quelli convenzionali che si possono trovare in alcune regioni del nostro Paese disegnando un orizzonte e un paesaggio diversi ma offrendo energia pulita ed economica.

Ogni turbina eolica ha un microprocessore responsabile del controllo e regolarne le variabili di avvio, funzionamento e spegnimento. Questo porta tutte queste informazioni e dati al centro di controllo dell'installazione. Ciascuno di questi aerogeneratori incorpora, alla base della torre, un armadio con tutti i componenti elettrici (interruttori automatici, trasformatori di corrente, salvamotori, ecc.) Che facilitano il trasporto dell'energia elettrica generata fino al collegamento della rete o del consumo punti.

L'energia ottenuta da una turbina eolica dipende dalla potenza del vento che passa attraverso il rotore ed è direttamente proporzionale alla densità dell'aria, all'area spazzata dalle sue pale e alla velocità del vento.

Il funzionamento di una turbina eolica è caratterizzato dalla sua curva di potenza che indica la gamma di velocità del vento in cui può essere azionato e la potenza necessaria per ciascun caso.

Quale tipo di turbina eolica è più efficiente?

Quando si tratta di efficienza energetica, le turbine eoliche orizzontali sono quelle che vincono la partita. Ed è che sono in grado di raggiungere una velocità di rotazione più elevata, quindi hanno bisogno di un cambio con un rapporto di moltiplicazione di rotazione inferiore. Inoltre, poiché la costruzione di queste turbine eoliche deve essere fatta piuttosto in alto l'aumento della velocità del vento viene utilizzato in misura maggiore. Negli strati superiori dell'atmosfera, la velocità del vento è maggiore poiché non presenta alcun tipo di ostacolo.

Quali sono gli svantaggi delle turbine eoliche VAWT?

Gli svantaggi di questi tipi di turbine eoliche includono quanto segue:

• Il costo iniziale dell'installazione è piuttosto elevato.
• Se devi in ​​una zona dove non c'è troppo vento costantemente, è probabile che l'efficienza energetica non può essere rimossa.
• Potresti avere problemi con i vicini a causa del problema del rumore.
• Le turbine di solito funzionano solo con una capacità di circa il 30%.

Uso di turbine eoliche e storia

L'uso dell'energia elettrica dal vento è già stato utilizzato con rotori eolici in case isolate situate nelle zone rurali a metà del XX secolo.

Ma quella che ha scommesso davvero su questa tecnologia negli anni '70 è stata la Danimarca. Questo fatto ha permesso a questo paese di esistere uno dei principali produttori di questo tipo di turbine eoliche, come nel caso di Vestas e Siemens Wind Power.

Già nel 2013, l'energia eolica ha prodotto l'equivalente del 33% del consumo totale di elettricità, con il 39% nel 2014. Ora l'obiettivo della Danimarca è raggiungere il 50% entro il 2020 e entro il 2035 l'84%.

Il cambiamento che questo paese ha prodotto è stato a causa delle elevate emissioni di CO2 alla fine degli anni '70, l'energia rinnovabile è diventata la scelta principale per questo paese. Ciò ha portato a una diminuzione della dipendenza energetica da altri paesi e a una riduzione dell'inquinamento globale.

Storica è stata l'installazione in Danimarca del prima turbina eolica che ha raggiunto i 2 MW. La centrale aveva una torre tubolare e tre pale. È stato costruito da insegnanti e studenti della scuola Tvind. E la cosa divertente di questa storia è che quei "dilettanti" sono stati ridicolizzati nel loro giorno prima dell'inaugurazione. Ancora oggi quella turbina funziona e ha un design molto simile alle più moderne turbine eoliche.

Il futuro delle turbine eoliche

Fino ad oggi, le innovazioni tecnologiche continuano ad emergere migliorare le applicazioni dell'energia eolica. Nel 2015, la più grande turbina installata è stata la Vestas V164 per l'utilizzo vicino alla costa.

Nel 2014 più di 240.000 turbine eoliche erano operativi nel mondo, producendo il 4% dell'elettricità mondiale. Nel 2014, la capacità totale ha superato i 336 Gw con Cina, Stati Uniti, Germania, Spagna e Italia come leader nelle installazioni.

E non sono solo questi paesi che accrescono la loro popolazione di turbine eoliche ad asse verticale o orizzontale, ma molti altri cercano un modo per essere più sostenibili Come in Francia con la Torre Eiffel, che ora genera la propria energia grazie a turbine eoliche di recente installazione e alla quale si aggiungeranno luci a led, pannelli solari e un sistema di raccolta dell'acqua piovana per promuovere un'energia pulita ed economica.

Né possiamo dimenticare nuovi tentativi sotto forma di 157 turbine eoliche per 3 nuovi parchi eolici in Sud Africa che verrà dalla mano di uno dei maggiori produttori di questo tipo di tecnologia come Siemens. Aggiungeranno tra i 3 una capacità di 140 mW e si prevede che saranno installati entro l'inizio del 2016 per fornire elettricità alle popolazioni vicine di questo paese africano.

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La tecnologia delle turbine eoliche galleggianti

Come abbiamo potuto vedere in storia dell'energia eolica, energia eolica offshore ha iniziato ad espandersi nel 2009 quando la turbina eolica galleggiante Hywind è stata installata in Norvegia per un costo vicino ai 62 milioni di dollari.

Il Giappone, dopo il disastro nucleare di Fukushima, l'ha fatto ha ideato l'installazione di 80 turbine eoliche marine sulla vicina costa entro il 2020.

Turbine eoliche senza elica Vortex

Una società spagnola chiamata Deutecno ha ha creato una turbina eolica senza parti in movimento che ha vinto il primo premio nella categoria Energy al The South Summit 2014.

Queste turbine eoliche senza elica lo sono sarebbero incaricati di eliminare quelle enormi turbine eoliche che modificano l'orizzonte ovunque siano installati. La sua funzionalità sarà simile ma con risparmi sui costi piuttosto significativi, a parte il fatto che la sua manutenzione e installazione sono più economiche.

Ci deve essere anche un file riduzione dell'impatto ambientale oltre a ciò elimina il rumore generato dalle turbine eoliche tradizionali.

La loro tecnologia funziona in questo modo utilizza la deformazione causata dalle vibrazioni che è causato dal vento quando entra in risonanza in un cilindro verticale semirigido e ancorato nel terreno.

La parte principale di Vortex, che è il cilindro, è stata realizzato con materiali piezoelettrici e fibra di vetro o carbonio, e l'energia elettrica è generata dalla deformazione di questi materiali.

Il 2016 sarà l'anno in cui è pronta la prima unità di mulino a vento senza lama.

Albero del vento

Un progetto abbastanza innovativo è il Wind Tree che è stato sviluppato da NewWind e cioè composto da 72 foglie artificiali. Ognuna di esse è una turbina verticale di forma conica e ha una piccola massa in grado di generare potenza con una leggera brezza di 2 metri al secondo.

Questo te lo permette generare energia per 280 giorni nell'anno e la sua produzione totale è di 3.1 kW con 72 turbine in funzione. Alto 11 metri e con un diametro di 8 metri, il Wind Tree ha le dimensioni di un vero albero, quindi può adattarsi perfettamente a quello spazio urbano.

Un progetto abbastanza particolare e questo ci pone di fronte a quei progressi tecnologici che cercano il modo per essere più efficienti e per essere in grado di fornire abbastanza energia alla rete elettrica pubblica o come extra per un edificio.

Parti di una turbina eolica

Turbine eoliche nel loro insieme possono misurare fino a 200 metri di altezza e 20 tonnellate di peso. La sua struttura e i suoi componenti sono complessi e sono realizzati per ottimizzare la generazione di energia dalla velocità di XNUMX al massimo.

Tra i componenti e parti di una turbina eolicar abbiamo:

Base

Le basi per una turbina eolica devono essere ben attaccato a una base forte. Per questo, le turbine eoliche ad asse orizzontale sono costruite con una fondazione sotterranea in cemento armato che si adatta al terreno in cui si trova e aiuta a resistere ai carichi del vento.

Torre

La torre è la parte della turbina eolica che sostiene tutto il peso ed è ciò che tiene le lame sollevate da terra. È costruito in cemento armato nella parte inferiore e in acciaio nella parte superiore. Normalmente è cavo per consentire l'accesso alla gondola. La torre è responsabile del sollevamento della turbina eolica abbastanza da poter sfruttare la massima velocità del vento possibile. Una navicella rotante in acciaio o fibra di vetro è fissata all'estremità della torre.

Lame e rotore

Le turbine odierne sono costituite da tre lame in quanto fornisce una maggiore scorrevolezza in virata. Le lame sono realizzate in un materiale composito di poliestere con un rinforzo di fibre di vetro o di carbonio. Questi composti conferiscono alle lame una maggiore resistenza. Le pale possono essere lunghe fino a 100 metri e sono collegate al mozzo del rotore. Grazie a questo mozzo, le pale possono cambiare l'angolo di incidenza delle pale per sfruttare il vento.

Per quanto riguarda i rotori, al momento sono orizzontali e possono presentare articolazioni. Normalmente, questo si trova sul lato sopravvento della torre. Questo viene fatto al fine di ridurre i carichi ciclici sulle pale che compaiono se si trova sottovento rispetto ad essa, poiché se una lama viene posta dietro la scia della torre, la velocità incidente sarà notevolmente alterata.

La gondola

È un cubicolo che si possa dire così È la sala macchine della turbina eolica. La navicella ruota attorno alla torre per posizionare la turbina di fronte al vento. La navicella contiene il cambio, l'albero principale, i sistemi di controllo, il generatore, i freni e i meccanismi di rotazione.

Riduttore

La funzione del cambio è quella di regolare la velocità di rotazione dall'albero principale a quello di cui necessita il generatore.

generatore

Nelle turbine eoliche di oggi ci sono tre tipi di turbine che variano solo dal comportamento del generatore quando è in condizioni di velocità del vento eccessiva e si cerca di evitare sovraccarichi.

Quasi tutte le turbine utilizzano uno di questi 3 sistemi:

• Generatore di induzione a gabbia di scoiattolo
• Generatore di induzione bifasica
• Generatore sincrono

Sistema di frenatura

Sistema di frenata è un sistema di sicurezza Ha dischi che aiutano in situazioni di emergenza o di manutenzione a fermare il mulino e prevenire danni alle strutture.

sistema di controllo

Il mulino a vento è completamente controllato e automatizzato dal sistema di controllo. Questo sistema è composto da computer che gestiscono le informazioni fornite dalla banderuola e dall'anemometro posto in cima alla navicella. In questo modo, conoscendo le condizioni meteorologiche, il mulino e le pale possono essere meglio orientati per ottimizzare la generazione di energia con il vento che soffia. Tutte le informazioni che ricevono sullo stato della turbina possono essere inviate da remoto a un server centrale e avere tutto sotto controllo. Nel caso in cui la velocità del vento o le condizioni meteorologiche possano danneggiare la struttura dell'aerogeneratore, con il sistema di controllo è possibile conoscere velocemente la situazione e attivare l'impianto frenante, evitando così danni.

Grazie a tutte queste parti della turbina eolica puoi generare energia elettrica dal vento in modo rinnovabile e non inquinante per l'ambiente.