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Il generatore eolico

La più importante forma di impiego dell’energia eolica è quella relativa alla produzione di energia elettrica attraverso i generatori eolici, ovvero aerogeneratori.
L’energia elettrica si ottiene sfruttando l’energia cinetica del vento: le masse d’aria in movimento ad una velocità superiore ai 10 chilometri orari fanno girare le pale di un elica; queste a loro volta sono collegate ad un generatore che trasforma l’energia meccanica in energia elettrica.
Esistono aerogeneratori diversi per forma e dimensione. Possono, infatti, avere una, due o tre pale di varie lunghezze: quelli con pale lunghe 50 centimetri vengono utilizzati come caricabatteria, quelli con pale lunghe circa 30 metri sono in grado di erogare una potenza di 1500 chilowatt, riuscendo a soddisfare il fabbisogno elettrico giornaliero di circa 1000 famiglie.
Il più diffuso aerogeneratore è costituito da una torre di acciaio di altezze che si aggirano tra i 60 e i 100 metri, con due o tre pale lunghe circa 20 metri e genera una potenza di 600 chilowatt che equivale al fabbisogno elettrico giornaliero di 500 famiglie.
Le pale del generatore eolico sono fissate su un elemento meccanico chiamato mozzo a formare l’elemento dell’aerogeneratore chiamato rotore. A seconda della posizione dell’asse attorno a cui ruota questo meccanismo, si distinguono rotori ad asse orizzontale e rotori ad asse verticale. I primi sono i più noti e diffusi, i secondi sono stati utilizzati fin dall’antichità, ma solo ultimamente sono oggetto di studi e ricerche per migliorarne l’ efficienza (i principali vantaggi dell’asse verticale sono: il costante funzionamento indipendentemente dalla direzione del vento, la migliore resistenza anche alle alte velocità dei venti e alla loro turbolenza).
La struttura di un generatore eolico con rotore ad asse orizzontale è semplice: un sostegno (formato da fondamenta e torre) che reca alla sua sommità una gondola o navicella. In questo involucro sono contenuti l’albero di trasmissione lento, il moltiplicatore di giri, l’albero veloce, il generatore elettrico e i dispositivi ausiliari (sistema frenante e sistema di controllo).
All’estremità dell’albero lento è fissato il rotore (costituito dal mozzo sul quale sono montate le pale).
La forma delle pale è disegnata in modo che il flusso dell’aria che le investe azioni il rotore.
Dal rotore, l’energia cinetica del vento viene trasmessa a un generatore di corrente. Il generatore eolico funziona a seconda della forza del vento. Al di sotto dei 4/5 metri al secondo non può partire. La velocità minima che permette alla macchina di fornire la potenza di progetto è 10/12 metri al secondo per qualche centinaia di chilowatt. Ad elevate velocità (20/25 metri al secondo) l’aerogeneratore viene spento per ragioni di sicurezza.
I progressi nel disegno dei rotori eolici degli ultimi 10 anni permettono a questi di operare anche a velocità del vento inferiori, imbrigliando una quantità maggiore di energia e raccogliendola ad altezze maggiori, aumentando la quantità di energia eolica sfruttabile.
Sono stati messi a punto anche dei rotori con pale “mobili”: variando l’inclinazione delle pale al variare della velocità del vento è possibile mantenere costante la quantità di elettricità prodotta dall’aerogeneratore.