ENERGIA EOLICA. Il vento, la tecnologia e il mercato - Rev. 01/10/2011 3 - La tecnologia eolica 3.4 - Tecnologie
Cenni di teoria palare Forze generate dal vento Le turbine possono essere a “portanza” o a “resistenza” in funzione di quale sia la forza generata dal vento e sfruttata come “forza motrice”. Per capire il principio di funzionamento di un aerogeneratore facciamo riferimento alle turbine attualmente più diffuse, ossia quelle a “portanza” (ossia ad asse orizzontale); in esse, rispetto a quelle a “resistenza” (ossia ad asse verticale), il vento scorre su entrambe le facce della pala, che presentano profili geometrici differenti, creando così in corrispondenza della superficie superiore una zona di depressione rispetto alla pressione sulla faccia inferiore. Il profilo alare della pala eolica determina una velocità differente della vena fluida che lambisce la superficie superiore rispetto alla velocità della vena fluida che scorre lungo la superficie inferiore. Tale differenza di velocità è all’origine della variazione di pressione che produce sulla superficie della pala eolica una forza chiamata portanza aerodinamica, analogamente a quanto accade per le ali degli aerei. La portanza sulle ali di un aereo è in grado di sollevarlo da terra e di sostenerlo in volo, mentre
in un
aerogeneratore, poiché le pale sono vincolate a terra, determina la rotazione attorno all’asse mozzo. Contemporaneamente si genera una forza di resistenza che si oppone al moto ed è perpendicolare alla portanza. Nelle turbine correttamente progettate, il rapporto portanza-resistenza è elevato nel campo del normale funzionamento. Un aerogeneratore richiede una velocità minima del vento (cut-in) di 3-5 m/s ed eroga la potenza di progetto ad una velocità del vento di 12-14 m/s. A velocità elevate, generalmente superiori a 25 m/s (cut-off) la turbina viene arrestata dal sistema frenante per ragioni di sicurezza. Il blocco può avvenire con veri e propri freni meccanici che arrestano il rotore o, per le pale ad inclinazione variabile “nascondendo” le stesse al vento mettendole nella cosiddetta posizione a “bandiera”, in cui la corda del profilo della pala è parallela all’albero del rotore con il bordo d’attacco rivolto nella direzione del vento. In tal posizione il carico aerodinamico sulle pale viene ridotto al minimo.
A cura del dott. mag. ing. Attilio Domenico CARDILLO - http://sites.google.com/site/dottmagingcad
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