Tecnologia eolica

Oggi vengono prodotti in serie aerogeneratori con potenza nominale fino a 3 MW. La torre di un generatore di questa potenza raggiunge i 80 -120 m di altezza mentre il rotore i 80 - 100 m di diametro. La produzione energetica di un impianto di questo genere corrisponde al fabbisogno di un numero variabile da 1.500 a 2.500 famiglie. Il bilancio energetico delle moderne centrali eoliche è positivo: la quantità d’energia da queste prodotta in meno di sei mesi equivale alla quantità necessaria per la loro produzione.

Funzionamento

Tra i vari modelli di aerogeneratore presenti all’inizio degli anni ’80 si è imposto quello degli impianti eolici a tre pale, costituiti da un asse di rotazione orizzontale accoppiato ad un generatore asincrono. Questa tecnica di costruzione è più conosciuta come "concetto danese" ed ha avuto una larga diffusione in tutto il mondo.

• Così come avviene per le ali di un aereo, il flusso del vento produce sulle pale una spinta aerodinamica che fa girare il rotore. In presenza di venti ad alta velocità la potenza dell’impianto viene mantenuta costante attraverso la variazione del flusso del vento sulla pala (effetto stallo). Il rotore, attraverso una trasmissione con più ingranaggi, aziona un alternatore asincrono direttamente collegato con la rete elettrica. In questo modo l’aerogeneratore mantiene un numero di giri costante indipendentemente dalla frequenza della rete elettrica di collegamento. La navicella rotante posizionata sulla torre contiene tutti i componenti meccanici ed elettrotecnici per la conversione dei giri del rotore in energia elettrica e si posiziona secondo la direzione del vento. 

I tipi di aerogeneratori costruiti secondo il “concetto danese” si distinguono per una costruzione semplice e robusta. Al fine di incrementare l’efficienza economica nell’utilizzo dell’energia eolica, si sono affermate sul mercato una serie di innovazioni tecniche, di seguito presentate.

• Le pale regolabili secondo l’asse longitudinale permettono di agire attivamente sul flusso del vento (pitch-regulation, stallo attivo). Un computer adatta l’angolo di posizionamento della pala alle diverse velocità del vento. Rispetto ad una situazione di stallo passivo, questa regolazione permette una maggiore produzione di energia ed un minore sovraccarico sui componenti principali (base, torre, rotore). Lo stesso meccanismo è utilizzato anche per il blocco dell’impianto, che avviene attraverso il posizionamento delle pale al di fuori dell’azione del vento.
• Gli aerogeneratori con numero di giri variabili adattano il numero dei giri del rotore alle diverse velocità del vento determinando, in questo modo, un notevole aumento dell’energia prodotta. L’elettronica di potenza necessaria per l’alimentazione della rete riduce le fluttuazioni di corrente generate dalle raffiche di vento e aumenta la compatibilità alla rete degli impianti.
• Un altro principio di costruzione consiste nell’accoppiamento diretto di un alternatore al rotore dell’aerogeneratore, in modo da evitare il ricorso a trasmissioni con ingranaggi ad elevata rotazione. Rispetto al principio di costruzione industriale del tipo “alternatore ad ingranaggi”, l’alternatore sincrono, costruito appositamente per questa applicazione con una forma ad anello, ha dimensioni maggiori ed è più pesante. Sia il principio “impianto senza ingranaggi” che quello “alternatore ad ingranaggi” vengono applicati nelle moderne centrali eoliche.

Le pale

Le pale sono componenti leggere resistenti alla fatica costruite in fibra di vetro rafforzata con materiale composito. Negli ultimi anni si sono fatti grandi progressi nello sviluppo dei profili alari raggiungendo un elevato grado di rendimento aerodinamico ed minime emissioni acustiche.

Le torri

Le torri dei moderni aerogeneratori possono avere diverse strutture:

• Struttura conica tubolare in acciaio o in cemento armato precompresso
• Struttura rivestita in calcestruzzo gettato in opera
• Struttura in calcestruzzo prefabbricata
• Struttura a traliccio

La cabina di trasformazione e di trasferimento

Gli aerogeneratori producono energia elettrica con una tensione da 380 o 690 volt. Questa tensione viene trasformata in media tensione (10-30 KV) in una cabina di trasformazione posta ai piedi dell’impianto. L’energia prodotta passa successivamente in una cabina di consegna è infine immessa nella rete elettrica pubblica. 

Gestione e controllo dell’impianto

La centrale eolica ha una gestione computerizzata. In caso di problemi l’impianto effettua automaticamente una diagnosi di guasto e la invia tramite modem al centro di assistenza competente.