Facoltà: Ingegneria Gestionale - classe 10
Collocazione: 4269
Autore: Colombo Federico
Data: 26/09/2005
Titolo: TURBINE EOLICHE: UN POSSIBILE USO DELLE FONTI ALTERNATIVE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA STUDIO E COSTRUZIONE DI UNA MICROTURBINA
Relatore: Bongiovanni Riccardo
Correlatore: Brun Alessandro
Autorizzazione per la consultazione: NO
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Il lavoro di tesi parte dal constatare che è necessario trovare delle soluzioni alternative per la produzione di energia elettrica poiché il petrolio è in via di esaurimento e il prezzo sarà sempre più alto. Le turbine eoliche sono una possibile soluzione alternativa. Con turbina eolica si intende una macchina che converte l’energia cinetica posseduta dal vento in energia meccanica mediante la rotazione di un elica formata da un numero variabile di pale; l’elica è connessa ad un generatore di corrente che trasforma l’energia meccanica in energia elettrica. La potenza in ingresso di una turbina eolica viene determinata in base alla teoria della vena fluida di Betz e viene indicata come: P = ½ ρ A v3 dove ρ è la densità dell’aria, A è l’area spazzata, v è la velocità del vento. La potenza disponibile è al massimo il 59% della potenza della vena fluida. Dal calcolo della potenza si comprende l’importanza della velocità del vento e la scelta del sito di installazione. Generalmente è conveniente installare delle turbine eoliche se il sito presenta vento con velocità maggiore di 4m/s per un lungo periodo di tempo. Partendo da questi presupposti, si è deciso di eseguire un test: costruire una piccola turbina con le conoscenze di cui si è in possesso per capire meglio quanta potenza è possibile generare con del vento moderato. Il test è stato eseguito in Finlandia, presso il politecnico di Arcada, durante l’esperienza Erasmus, nel corso di Synthesis2. E’ stata realizzata una vera e propria microturbina usando dei materiali di recupero disponibili nel laboratorio dell’università. Si è trattato di un lavoro di gruppo data la complessità del progetto, ovviamente la parte più complessa è stata l’elica; i compiti sono stati divisi equamente tra tutti i componenti; io mi sono occupato della realizzazione della seconda elica. Abbiamo costruito due tipi di eliche: una molto curata con legno e alluminio, piegato con molta attenzione, ma troppo pesante per la nostra microturbina e quindi scartata, e una molto più semplice con ogni pala composta da una sagoma di un foglio di acciaio piegata con un angolo di attacco definito. Questo tipo di elica è stata scelta per la turbina in quanto molto leggera. Questa esperienza ha mostrato che una turbina eolica è vantaggiosa se l’elica è ben progettata in quanto una buona aerodinamica permette più rotazioni al minuto e di conseguenza più energia prodotta. I moderni impianti eolici hanno potenze che variano da qualche kw per uso residenziale alle decine di Mw per la produzione di energia elettrica. Dalle mie ricerche ho trovato che l’estrarre energia dal vento è relativamente conveniente per impianti di dimensioni medio-piccole se si tratta di installazioni sulla terraferma, in quanto l’estensione di una windfarm è notevole e può alterare notevolmente una zona; per impianti eolici di grandi dimensioni la soluzione migliore si chiama offshore o seafarm: disporre turbine di grandi dimensioni in mare per sfruttare al massimo il vento di una determinata area geografica;impianti di questo tipo sono stati costruiti in Svezia, Danimarca, Germania, e penso siano il futuro per l’eolico. Anche l’Italia ha alcuni impianti eolici ma per il momento non rilevanti per potenza, negli anni futuri si pensa ad un incremento sensibile ma in ogni caso ben distante da Germania e Danimarca, leader nell’uso dell’energia eolica. La soluzione eolica non è l’unica alternativa al petrolio ma solo una possibile buona alternativa: oggi esistono turbine eoliche capaci di generare una potenza di 5mw con un costo di una decina di milioni di euro, quindi concorrenziali rispetto a piccole centrali termoelettriche. Ma non bisogna pensare che gli impianti eolici possano soppiantare quelli a petrolio in quanto è impossibile soddisfare il fabbisogno complessivo della Terra con delle sea farm anche di potenza elevata. A mio parere è necessario incrementare ulteriormente l’utilizzo delle fonti rinnovabili ed investire in impianti ad energia nucleare per soddisfare un fabbisogno energetico crescente negli anni futuri
