Come si costruisce una turbina eolica?

Schema turbina eolica

Come è fatta una turbina eolica? Quali sono i suoi componenti? Qual è la tecnologia necessaria alla progettazione di un sistema eolico efficiente? Poiché spesso ne parliamo, vale la pena approfondire l’argomento addentrandoci (senza esagerare) nei dettagli tecnici della questione. Il risultato sarà la consapevolezza che dietro all’innovazione c’è come sempre un lungo lavoro di ricerca e di sviluppo.

Una turbina eolica è costituita da tutti i componenti necessari per la conversione elettro-meccanica dell’energia. Le pale della turbina, il generatore e il convertitore elettrico sono i tre principali componenti di un generatore di energia eolica. Il componente più importante tra gli elementi interagenti di una turbina eolica è il generatore che crea l’energia elettrica.

L’uscita del generatore alimenta il sottosistema costituito dal convertitore, che regola la potenza elettrica trasferita. La potenza viene poi trasferita alla rete. Alcuni dei componenti elettrici impiegati in questo processo di regolazione e di trasferimento dell’energia includono trasformatori, condensatori, induttori e elettronica di potenza, così come i cavi e bus bar.

Gli ingegneri che progettano le turbine eoliche affrontano una sfida importante: determinare con precisione le specifiche dei molteplici singoli componenti – che spesso provengono da produttori diversi– e poi collegarli in un sistema efficiente.

Anche per questo motivo, senza l’utilizzo di strumenti di simulazione software è quasi impossibile determinare le prestazioni di un complesso sistema eterogeneo, come ad esempio una turbina eolica, che incorpora requisiti di elevate prestazioni necessarie per il sistema elettrico.

Un esempio di riferimento per la progettazione di tutte le sezioni di un generatore eolico, così da arrivare a un sistema progettato in modo efficiente e ottimizzato nel suo complesso, è il software ANSYS Simplorer.

Grazie a questa tecnologia, l’ingegnere può costruire un sistema complesso interamente utilizzando modelli analitici. Con l’ausilio di modelli dettagliati del metodo degli elementi finiti (FEM) e altri strumenti di simulazione, gli utenti hanno la capacità di analizzare, ottimizzare e integrare tutti i componenti del complesso sistema end-to-end.

Tra questi componenti sono inclusi la progettazione dell’accoppiamento di rete e l’integrazione del controllo della potenza in base a caratteristiche esistenti del generatore elettrico, nonché ammissibili fluttuazioni di potenza e/o la soppressione delle armoniche.

L’utilizzo di strumenti di simulazione può essere utile anche per testare condizioni critiche come un corto circuito che potrebbe verificarsi in prossimità (o ad una specifica distanza) del generatore, i carichi termici supportati, o la progettazione di reti per la protezione contro altri effetti, come scariche elettriche.

Fonte: ANSYS Italia

Pubblicato da Michele Ciceri il 17 novembre 2012