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> ENERGIA EOLICA, il calore del vento
 
MatteoAdmin
Inviato il: Giovedì, 12-Mar-2009, 22:05
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L’ENERGIA EOLICA
il calore del vento


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L’uomo ha impiegato la forza del vento, sin dall’antichità, per navigare e per muovere le pale dei mulini utilizzati per macinare i cereali, per spremere olive o per pompare l’acqua.
Solo da pochi decenni l’energia eolica viene impiegata per produrre elettricità.

I moderni mulini a vento sono chiamati aerogeneratori.
Il principio di funzionamento degli aerogeneratori è lo stesso dei mulini a vento: il vento che spinge le pale. Ma nel caso degli aerogeneratori il movimento di rotazione delle pale viene trasmesso ad un generatore che produce elettricità
Nella foto un particolare di un modernissimo "aerogeneratore" o "turbina eolica" fa parte di una serie prodotta dalla Alstom Ecotecnia turbine eoliche
La turbina eolica Eco 74 deve il suo nome ai suoi 74 m di diametro del rotore. La sua potenza nominale è 1,67 MW ed è adatto per i siti con velocità media del vento.
La turbina eolica Eco 80 ha 1,67 MW di potenza nominale e 80m di diametro del rotore. È adatta per i siti a bassa velocità del vento.
La turbina eolica Eco 80 2,0 deve il suo nome ai suoi 80 m di diametro del rotore e alla sua potenza nominale di ben 2,0 MW. È adatta per i siti con velocità media del vento.
L'ultima turbina eolica nata è quella in foto ECO 100 diametro delle pale di 100 metri, altezza della torre 90 metri, altezza complessiva 140 metri, potenza 3 MW, la destinazione principale di questa turbina e l'impiego in WindFarm Offshore, cioè Parchi Eolici Marini.

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MatteoAdmin
Inviato il: Giovedì, 12-Mar-2009, 22:31
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GLI AEROGENERATORI
Esistono aerogeneratori diversi per forma e dimensione. Possono, infatti, avere una, due o tre pale di varie lunghezze: quelli con pale lunghe 50 centimetri vengono utilizzati come caricabatterie, quelli con pale lunghe circa 30 metri, sono in grado di erogare una potenza di 1.500 kW, riuscendo a soddisfare il fabbisogno elettrico giornaliero di circa 1.000 famiglie.
Il tipo più diffuso è l’aerogeneratore di taglia media, alto oltre 50 metri, con due o tre pale lunghe circa 20 metri. Questo tipo di aerogeneratore è in grado di erogare una potenza di 500-600 kW e soddisfa il fabbisogno elettrico giornaliero di circa 500 famiglie

DOVE INSTALLARE UN IMPIANTO EOLICO Per produrre energia elettrica in quantità sufficiente è necessario che il luogo dove si installa l’aerogeneratore sia molto ventoso. Per determinare l’energia eolica potenzialmente sfruttabile in una data zona bisogna conoscere la conformazione del terreno e l’andamento nel tempo della direzione e della velocità del vento.

LA CONFORMAZIONE DEL TERRENO
La conformazione di un terreno influenza la velocità del vento. Infatti, il suo valore dipende, oltre che dai parametri atmosferici, anche dalla conformazione del terreno.
Più un terreno è rugoso, cioè presenta variazioni brusche di pendenza, boschi, edifici e montagne, più il vento incontrerà ostacoli che ridurranno la sua velocità.
Le classi di rugosità Per definire la conformazione di un terreno sono state individuate quattro classi di rugosità:
Classe di rugosità 0: suolo piatto come il mare, la spiaggia e le distese nevose. Classe di rugosità 1: suolo aperto come terreni non coltivati con vegetazione bassa e aeroporti.
Classe di rugosità 2: aree agricole con rari edifici e pochi alberi.
Classe di rugosità 3: suolo rugoso in cui vi sono molte variazioni di pendenza del terreno, boschi e paesi.
In generale la posizione ideale di un aerogeneratore è in un terreno appartenente ad una bassa classe di rugosità e che presenta una pendenza compresa tra i 6 e i 16 gradi.
Il vento deve superare la velocità di almeno 5,5 metri al secondo e deve soffiare in modo costante per gran parte dell’anno. Mentre i migliori siti eolici offshore sono quelli con venti che superano la velocità di 7-8 metri al secondo, che hanno bassi fondali (da 5 a 40 metri) e che sono situati ad oltre 3 chilometri dalla costa.

COME SI MISURA IL VENTO
Tutti abbiamo potuto sperimentare che il vento non è costante, cambia di forza e di direzione. Per classificare il vento in base alla sua direzione si usa definirlo col luogo da cui proviene. A volte si prende spunto dalla provenienza geografica - Greco, Libeccio se viene dalla Libia, Scirocco se viene dalla Siria -, altre, come nella “Rosa dei venti”, viene indicato con i punti cardinali - vento di Nord-Est, vento di Sud-Ovest - La forza del vento può essere indicata o con la misura della sua velocità, e cioè in nodi, che corrispondono alle miglia orarie (1 nodo = 1 miglio orario = 1,85 chilometri orari).


Componenti dell'Aeregeneratore:
Il rotore
Il rotore è costituito da un mozzo su cui sono fissate le pale . 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 rumorosi 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 ancor 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.

Il sistema frenante
È 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 si sovravelocità del vento e per arrestare il rotore.
Il secondo viene utilizzato per completare l’arresto del rotore 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 vibrazioni 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 in 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.
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