Centrali eoliche Come funzionano Un impianto eolico e

Centrali eoliche

Come funzionano. . � Un impianto eolico e' costituito da un gruppo di aerogeneratori di media (600 -900 k. W) o grande (>1 MW) taglia, disposti sul territorio in modo da meglio sfruttare la risorsa eolica del sito; gli aerogeneratori sono connessi fra loro elettricamente attraverso un cavidotto interrato. All'impianto eolico e' associata una cabina-stazione di consegna che, a sua volta e' connessa alla rete elettrica nazionale. Gli aerogeneratori sono costituiti essenzialmente da una navicella o gondola, sostenuta da una struttura metallica, alla quale è connesso un rotore; il rotore è costituito dalle pale fissate su di un mozzo e progettate per sottrarre al vento parte della sua energia cinetica, per trasformarla in energia meccanica. Al soffiare del vento il rotore gira e aziona a sua volta il generatore elettrico, tramite un moltiplicatore di giri, che ha la funzione di trasformare l’energia meccanica in energia elettrica. Dal rotore, l’energia cinetica del vento viene trasmessa a un generatore di corrente collegato ai sistemi di controllo e trasformazione tali da regolare la produzione di elettricità e l’eventuale allacciamento in rete. L’energia elettrica prodotta in navicella viene convogliata al suolo attraverso cavi elettrici; sempre al suolo vengono inviati mediante opportuni cavi i segnali necessari per il controllo del corretto funzionamento dell’aerogeneratore.

La struttura � La tipica configurazione di un aerogeneratore è costituita da una struttura metallica di sostegno del tipo a traliccio o tubolare che porta alla sua sommità la gondola o navicella; nella gondola sono contenuti l'albero di trasmissione lento, il moltiplicatore di giri, l'albero veloce, il generatore elettrico e i dispositivi ausiliari. All'estremità dell'albero lento e all'esterno della gondola fissato il rotore, costituito da un mozzo, sul quale sono montate le pale. L'aereogeneratore funziona già con un vento di circa 3 m/s (10 km/h) e raggiunge la massima potenza quando arriva a circa 17 m/s (50÷ 60 km/h).

l’anemometro � L'anemometro è formato da un asse verticale e da tre coppette che “catturano” il vento. Comprende il sensore di velocità e di direzione. Il numero di giri al minuto viene registrato da un congegno elettronico che blocca automaticamente il generatore qualora la velocità del vento sia superiore ai 25÷ 30 metri al secondo.

Il sistema di controllo �Il sistema di controllo è formato da una serie di congegni computerizzati che servono a monitorare le condizioni di funzionamento dell'aerogeneratore e controllano il supportocuscinetto. Nell'eventualità di malfunzionamento il sistema di controllo blocca automaticamente l'aerogeneratore e invia al punto di tele conduzione dell'impianto, un avviso di intervento.

Sistema di imbardata �Il moto della navicella (gondola) rispetto al sostegno e' realizzato mediante ingranaggi mossi da un attuatore che puo' essere di tipo elettrico o idraulico.

Alternatore �Sull'albero veloce e' posizionato di norma un freno, a valle del quale si trova il generatore elettrico da cui dipartono i cavi elettrici di potenza.

Moltiplicatore di giri �L'albero lento è collegato ad un moltiplicatore di giri da cui si diparte un albero veloce, che ruota con una velocità angolare data da quella dell'albero lento per il rapporto di moltiplicazione del moltiplicatore.

Rotore � Il rotore è costituito da un mozzo su cui sono fissate le pale (di norma 2 o 3, con un diametro indicativo che può variare da 40 a 50 metri, realizzate con materiali compositi rinforzati con fibra di vetro o materiali compositi di tipo innovativo) che possono ruotare ad una velocità superiore ai 200 chilometri orari. Il mozzo è collegato ad un primo albero, detto albero lento, che ruota alla stessa velocità angolare del rotore. Dato che i venti di intensità elevata si verificano per tempi molto brevi durante l'anno, non è economico adottare aerogeneratori con rotore a passo fisso e dimensionarli per sfruttare anche questi limitati periodi di forti venti. Infatti, il notevole aumento nel costo della macchina, dovuto alla grande resistenza delle pale ed alla elevata potenza di picco, non sarebbe compensato dal modesto incremento dell'energia elettrica prodotta. Questo aumento del costo può essere evitato limitando il processo di conversione di energia dell'aerogeneratore in regime di vento molto forte e questa limitazione è di solito ottenuta adottando pale a passo variabile la cui regolazione consente di ridurre il rendimento aerodinamico del rotore. Il passo può essere variato in modo continuo o a gradini; nelle macchine più recenti di grossa taglia viene adottato un tipo di pala orientabile soltanto nella parte più vicina alla punta.

La torre �L'altezza media di una torre e' compresa tra i 40 e i 60 metri. La torre puo' essere costituita da una struttura metallica a forma tronco-conica (con una scala interna che permette le operazioni di salita e discesa per manutenzione) o da una struttura metallica reticolare a traliccio.

Il trasformatore � Il trasformatore e' una macchina elettrica statica che sfruttando il fenomeno dell'induzione elettromagnetica trasforma i parametri della potenza in ingresso, tensione e corrente, in valori di corrente e tensione di uscita prestabiliti a potenza costante (a meno delle perdite di trasformazione). Schematicamente un trasformatore e' costituito da due avvolgimenti, ciascuno formato da un certo numero di spire di filo di rame avvolte attorno a un nucleo di ferro di elevata permeabilita' magnetica, dei quali uno riceve energia dalla linea di alimentazione, mentre l'altro e' collegato ai circuiti di utilizzazione.

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