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Tecnologia

Quadro sintetico della tecnologia, degli impianti e delle macchine eoliche


La bassa densità energetica, dell'energia eolica per unità di area della superficie di territorio, comporta la necessità di procedere alla installazione di più macchine per lo sfruttamento della risorsa disponibile. Questo ovviamente non costituisce una preclusione agli impianti con macchina singola.
L'esempio più tipico di impianto eolico è costituito dalla wind farm (cluster di più aerogeneratori disposti variamente sul territorio, ma collegati ad una unica linea che li raccorda alla rete locale o nazionale).
La concezione della wind farm è legata allo sfruttamento della risorsa eolica e deve commisurarsi ad alcuni concetti base: risorsa accessibile, tecnicamente ed economicamente sfruttabile. Ma soprattutto deve strutturarsi sulla base delle esigenze dell'utenza cui si riferisce.
Gli impianti possono essere sostanzialmente delle tipologie che seguono:

  • A. Isolati;
  • B. In Cluster (in genere collegati alla rete di potenza o ad una rete locale con sistemi diesel);
  • C. Combinati o Integrati.

 

Le macchine eoliche sono classificabili in diversa maniera e cioè in funzione della tipologia di energia sfruttata, della posizione dell'asse di rotazione, della taglia di potenza, del numero di pale etc.
Abbiamo cosÌ:

  • I. in funzione dell'energia sfruttata;
  • II. in funzione della posizione dell'asse di rotazione;
  • III.in funzione della taglia di potenza;
  • IV. in funzione della velocità del rotore;
  • V. in funzione del numero di pale;
  • VI. in funzione della regolazione.

 

Altre variabili utili alla classificazione riguardano per esempio la tipologia della torre (metallica tubolare o a traliccio, in cemento) ed il tipo di progetto delle macchine soft o hard in funzione della rigidezza del rotore, ma riguardano in genere le macchine ad asse orizzontale. Esiste oggi una ulteriore classificazione in macchine a velocità variabile o a velocità fissa ed, inoltre, in funzione del tipo di generatore elettrico.

In questa ultima ripartizione esistono macchine che posseggono due generatori e macchine con generatori a numero di coppie polari variabili. Ancora, esistono macchine dotate di inverter e macchine che ne sono prive. Dal punto di vista della linea d'assi: con o senza moltiplicatore del numero di giri. Gli impianti eolici di potenza sono sostanzialmente costituiti dalle wind farm con cluster più o meno densamente popolato.

Dall'esame di diversi esempi di parchi eolici, diversi per disposizione delle macchine e per densità di popolazione del cluster delle stesse, risulta un gran numero di tipologie possibili che, tuttavia possono raggrupparsi in un insieme discreto di cui quelle che seguono sono le principali componenti:

  • A. disposizione su reticolo quadrato o romboidale;
  • B. disposizione su una unica fila;
  • C. disposizione su file parallele;
  • D. disposizione su file incrociate (croce di S. Andrea);
  • E. disposizione risultante dalla combinazione e sovrapposizione delle precedenti tipologie;
  • F. apparentemente casuale;

la prima tipologia è caratteristica delle installazioni più vecchie (specie in USA), mentre l'ultima è caratterizzata da disposizioni in pianta secondo linee e figure molto articolate e si presta alle installazioni in ambiente "complex terrain" (cioè con orografia complessa).

Le file possono risultare con un minor numero di elementi in larghezza nella forma detta di "pine-tree array". La centrale di Alta Nurra (Sardegna) appartiene alla tipologia "E" ("C" con sovrapposizione di "D").

La interdistanza fra gli aerogeneratori può variare da (3-5)D a (5-7)D a seconda se si tratti della distanza entro la fila o tra file diverse.

Al fine di completare l'excursus sulle macchine eoliche, vale la pena di elencare, con un approccio da "teoria dei sistemi", le componenti dell'intero aerogeneratore, guardando ai sistemi e sottosistemi dello stesso.

Dall'esame di diversi esempi di parchi eolici, diversi per disposizione delle macchine e per densità di popolazione del cluster delle stesse, risulta un gran numero di tipologie possibili che, tuttavia possono raggrupparsi in un insieme discreto di cui quelle che seguono sono le principali componenti:

  • A. sistema della "Torre" e delle fondazioni o struttura di sostegno;
  • B. sistema "Navicella" o struttura di alloggiamento o contenimento;
  • C. sottosistema di orientamento;
  • D. sottosistema di protezione esterna;
  • E. sistema 'Rotore'
    • I. sottosistemi del rotore;
    • II. il moltiplicatore di giri;
    • III. il generatore elettrico;
    • IV. il sottosistema di regolazione;
    • V. il sistema di attuazione;
    • VI. il freno.
  • F. sistema di controllo macchina;
  • G. sistema connessione alla rete o sistema di collegamento.