Turbina eolica a pendolo

SISTEMI MECCANICI PASSIVI

In tutta la progettazione meccanica si tende a far sì che le strutture siano equilibrate, sia rispetto ai propri sostegni, sia, se rotanti, rispetto al proprio asse di rotazione.

Queste turbine eoliche sono dotate di tre sistemi meccanici passivi in grado di compensare ed equilibrare i sovraccarichi strutturali e le sovratensioni provocate dalle raffiche di vento. Il primo è costituito dal rotore monopala oscillante, il secondo dal sistema di trasmissione con montaggio a pendolo e il terzo è la navicella a timonaggio automatico.

In questo modo, qualunque variazione provocata da una raffica di vento viene ammortizzata: in primo luogo dal rotore oscillante, quindi dal sistema di trasmissione che insieme al sistema di imbardata riducono al minimo l'influenza che queste perturbazioni hanno sulla struttura e sulla qualità dell’energia erogata.

EQUILIBRIO DELLA COPPIA MOTRICE

Il raccordo fra i componenti può essere rigido o essere dotato di una certa scioltezza. Nell’affrontare una perturbazione, il primo tipo viene sottoposto a tensione, mentre il secondo si adatta cambiando di posizione.

La decisione di collocare le masse di certi componenti della turbina (generatore, disco del freno e moltiplicatore) in una configurazione a pendolo, vale a dire appesi ad un cuscinetto allineato con l’asse del rotore che permette loro di girare per equilibrare, durante lo spostamento, la coppia motrice da esso stesso generata, costituisce uno dei principi meccanici del nostro progetto. Questa caratteristica libera dal suddetto sforzo la struttura, le fondazioni e il terreno.

STABILITÀ INERZIALE

Tutti i componenti che costituiscono il sistema di protezione sono dotati essi stessi, così come internamente, di elementi che girano a diverse velocità e che accumulano energie cinetiche di rotazione molto superiori a quelle della struttura a pendolo.

Intendendo come inerzia quella proprietà di un corpo di opporsi a qualunque cambio di posizione o di velocità di rotazione o traslazione, diremo che quando la somma delle inerzie dei componenti rotanti dei diversi elementi che compongono il sistema di trasmissione (assi, ingranaggi, ecc.) supera l’inerzia del gruppo con configurazione a pendolo, sarà quest’ultimo quello che reagirà per primo a qualunque perturbazione della coppia motrice, trattandosi dell’elemento che presenta l’inerzia minore.

Grazie a questo meccanismo si ottiene che di fronte ad una perturbazione, le masse rotanti risultano influenzate solo in minima parte e, con esse, anche il regime di velocità sviluppata che giunge all’asse del generatore.

TRASPORTABILITÀ

I modelli di turbine fino a 335 kW sono facilmente trasportabili in 1 container "open top" da 40'.

A causa delle sue peculiarità meccaniche e dell'elettronica di potenza integrata, l'elettricità riversata dagli aerogeneratori ADES presenta caratteristiche molto stabili e soddisfa tutti i requisiti previsti. In particolare, compensano l'energia reattiva e sopportano i vuoti di tensione che si verificano nelle reti elettriche, come previsto dalla normativa più esigente. (Maggiori informazioni)

Grazie alla sua capacità di erogare un’energia di alta qualità, con meno carichi strutturali, queste turbine possono essere installate in parchi di nuova creazione, in zone con reti di fornitura deboli e in simbiosi con altre fonti di energia. Possono altresì essere utilizzate nel repowering di parchi eolici sfruttando le infrastrutture esistenti che, essendo meno sovraccaricate, consentono di aumentare l’altezza della colonna e l’area coperta offrendo un numero maggiore di ore equivalenti.

Come è noto, il vento è un’energia che viene sfruttata sin dall'antichità, soprattutto come aiuto alla navigazione. Nella nostra epoca, moderne turbine eoliche trasformano questa energia in elettricità, riversandola nella rete.

Tuttavia, la mancanza di continuità e di uniformità nell’intensità e direzione provocano effetti sfavorevoli alle turbine stesse e all’impianto elettrico cui sono collegate.

La tecnologia attuale dei macchinari eolici, la cui progettazione si basa sul modello danese (tripala sopravento) risolve i problemi legati alle variazioni di coppia e di velocità di rotazione, dimensionando le strutture per questi regimi di carico e governando le macchine servomeccanismi attivi di regolazione e controllo in grado di vincere i fenomeni naturali fino ai limiti raccomandabili in materia di sicurezza e imposti dall’economia.

Allora?

Uno dei principali obiettivi della nostra progettazione è quello di eliminare queste rigidità mediante sistemi in grado di compensare, accumulare e restituire tali variazioni, evitando che esse pregiudichino l’uniformità di rotazione del generatore, attenuando, di conseguenza, i picchi di potenza e i sovraccarichi strutturali.

In definitiva, la filosofia dei nostri progetti consiste nel costruire macchinari che subiscano un minore affaticamento, grazie all’aggiunta di sistemi meccanici passivi che conferiscono ad esse una maggiore libertà per far sì che la forza stessa del vento che le colpisce si trasformi in nostra alleata.

I pregi elencati sopra, che derivano dalla loro semplicità e dalla ridotta manutenzione, fanno di queste turbine la migliore opzione per l’applicazione e l’installazione in reti o luoghi che finora non si ritenevano idonei ad ospitare questi impianti.

Sono ideali sia per lavorare da sole che in simbiosi con altre fonti di energia rinnovabile come:

• Repowering di parchi eolici
• Produzione isolata e/o in micro-reti elettriche
• Nuovi parchi eolici
• Fornitura di energia meccanica costante: applicazioni di pompaggio, desalinizzazione…
• Zone con turbolenze di vento

La maggior parte dei processi produttivi utilizza dei motori (elettrici o termici) che richiedono energia per svolgere la propria funzione. I motori devono poi fornire la propria potenza attraverso un asse che funziona, in genere, a velocità fissa e la cui coppia resa dipende dalla resistenza del processo.

Il nesso di unione tra la macchina motrice (turbina) e le macchine resistenti (generatori) è una Trasmissione idrostatica. Essa consiste in un circuito chiuso formato da pompe e motori, con i rispettivi condotti di unione nel quali circola un fluido a pressione.

La potenza meccanica (Coppia x Velocità) fornita da queste turbine si trasforma in potenza idraulica (Portata x Pressione) nella pompa oleoidraulica posta alla testa del rotore e viene trasportata mediante condotti rigidi o flessibili fino al punto di utilizzo (motore oleoidraulico) che può trovarsi al di fuori della struttura della turbina azionando qualsiasi macchinario.

Il motore oleoidraulico, sotto la spinta dell’energia captata dal mulino, può essere utilizzato per:

• azionare qualsiasi macchina: Generatore sincrono o asincrono, pompa di pozzo profondo, pompa ad alta pressione per desalinizzazione, pompa ad elica per irrigazione o sentina, compressore per ossigenazione dell’acqua, soffianti, ecc.

• sostegno ai motori riducendone il consumo: motori elettrici o motori termici.

A sostegno di questi motori consumatori l’asse del motore oleoidraulico viene accoppiato a quello del motore consumatore, e si sincronizzano automaticamente senza perdere le costanti di velocità. In tal modo contribuisce a fornire la coppia richiesta dal processo, producendo il conseguente risparmio energetico (l’amperometro indica un minore consumo o il regolatore della pompa di iniezione riduce il passaggio di combustibile). Si tratta di sistemi misti elettrico-eolico o termico-eolico.