di  -  lunedì 25 gennaio 2010

Anche questo lunedì, per la nostra consueta rubrica di inizio settimana, continua la rassegna delle soluzioni “esotiche” per lo sfruttamento dell’energia eolica, ed in particolare si parlerà di una innovativa turbina sviluppata da FloDesign (già introdotta da Enrico Pascucci su AD a questo link)

INTRODUZIONE

Le turbine eoliche tradizionali ad asse orizzontale sono ormai quasi sempre caratterizzate da una soluzione tripala e rotore “aperto”, ovvero rotore privo di una “gabbia” o condotto anche se minimo che caratterizza altri tipi di turbine di largo impiego nell’industria (turbine a vapore, a gas, ma anche macchine “operatrici” quali pompe, compressori e ventilatori assiali), ma da un punto di vista puramente fluidodinamico una soluzione del genere appare “poco raffinata” anche se perfettamente adeguata per i compiti ed i requisiti ad essa richiesta, rappresentando di fatto un ottimo compromesso tra produzione energetica, impatto visivo, rumorosità e costo.

Partendo da concetti fluidodinamici più estremi, già impiegati in altri campi per le turbine, un gruppo di studenti e ricercatori del prestigioso M.I.T. (Massachusset Institute of Technology) di Boston hanno ideato una turbina capace, a detta del team di sviluppo, di prestazioni elevate in termini di produzione energetica per superficie di vento captata, e di consentire di realizzare turbine notevolmente più piccole rispetto a quelle tradizionali a parità di potenza.

CARATTERISTICHE TECNICHE DELLA TURBINA FLOWDESIGN

La caratteristica più evidente è l’essere di tipo “chiuso”, ovvero di avere la parte rotorica dentro un condotto dotato di alcuni dispositivi interessanti, anche se dalla scarsità di dati ufficiali e dall’assenza di impianti funzionanti spesso risulta difficile essere certi di indicare correttamente il ruolo ed il comportamento di ogni componente.

Un primo componente presente è lo statore, ovvero una palettatura non rotante (sicuramente a calettamento variabile) che ha il compito di indirizzare il flusso nel migliore dei modi sule palettature rotanti (probabilmente anch’esse a calettamento variabile) al variare della velocità del vento.

Una seconda caratteristica è la presenza di una “estensione” o estrattore sul retro della turbina con il probabile compito di funzionare da diffusore e da ottimizzatore del flusso d’aria uscente, al fine di limitare le perdite di energia e massimizzare l’efficienza della turbina:

flowdesign-wind-turbine

L’applicazione di concetti avanzati di fluidodinamica nel merito dei quali non si entrerà in questo post, rende possibile a detta degli ideatori di operare in condizioni di ventosità attualmente proibitive per le turbine tradizionali, permettendo al tempo stesso risparmi in termini di costi di installazione in quanto una turbina di questo tipo può venire trasportata su un unico camion, al contrario di quanto avviene con le turbine ad asse orizzontale di grande potenza attuali.

Un confronto puramente grafico tra i due tipi di turbine in un campo eolico è proposto nella seguente immagine, nella quale senza riferimenti sulle potenze presunte delle due turbine (che suppongo sia lo stesso, pena la perdita della validità del confronto) viene mostrato un confronto “dimensionale” tra le due:

MixerEjectorinField3

Per il momento, in assenza di dati reali da impianti reali si può solo aspettare e valutare in maniera sommaria questa soluzione, che da un punto di vista puramente tecnico appare però molto promettente e contribuisce a completare il quadro che stiamo facendo con questa serie di post sull’energia eolica.

Ci vediamo lunedì prossimo, sempre su AppuntiDigitali, sempre sulla rubrica Energia e Futuro.

11 Commenti »

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  • # 1
    stemaweb
     scrive: 

    interessante come soluzione, certo che come impatto paesaggistico non scherza…
    comunque meglio che avere una centrale nucleare.

    tempo fa avevo letto di “coni eolici” che stavano sviluppando a S.Benedetto del Tronto, non se ne sà più nulla?

    questa è la notizia a cui mi riferivo:
    http://www.corriere.it/cronache/09_luglio_20/eolico_pale_121941de-7537-11de-95fa-00144f02aabc.shtml

    ciao
    stemaweb

  • # 2
    Simone (Autore del post)
     scrive: 

    @ stemaweb

    Dei coni eolici non ne so molto, in un precedente post qualcuno ha linkato la stessa notizia… vedo se riesco a trovare qualche informazione per parlarne nella rubrica nel prossimo post o nel successivo… ormai il capitolo eolico è quasi completo e successivamente passerò ad altri argomenti

  • # 3
    ilruz
     scrive: 

    Di queste turbine eoliche “intubate” se ne parla da un bel po’ … ma sono state mai costruite? ci sono dei risultati/rendimenti reali, sul campo?

    Per quel che riguarda l’impatto paesaggistico, francamente, mi pare una questione molto sterile – io mi preoccuperei piu’ del rumore generato (vivere nelle vicinanze di alcuni di questi oggetti puo’ mettere a dura prova il sistema nervoso), e dell’eventuale piazzamento su rotte migratorie di uccelli: se un volatile ha qualche speranza di passare indenne attraverso una grossa tripala … con quei tritacarne credo non ne abbia nessuna.

    Vediamoli come i mulini del nuovo millennio, per me rappresentano pulizia e progresso; una centrale nucleare, anche se “ultrasicura” e’ sempre un oggetto la cui costruzione devasta il territorio, il cui esercizio e’ comunque rischioso, e il cui smantellamento crea piu’ problemi della costruzione.

    Una pala eolica e’ di metallo – ed e’ prodotta in serie: la monti quando vuoi in poco tempo, l’esercizio e’ praticamente senza manutenzione (ok … poca) e quanto le pale hanno finito la vita utile della fatica dei metalli, le puoi riciclare come tutti i metalli.

  • # 4
    Simone (Autore del post)
     scrive: 

    @ ilruz

    Francamente credo che di realizzazioni pratiche ancora non ci sia granché… per il resto (rendimenti, dati reali ecc.) esprimo il tuo stesso pensiero in conclusione del post… per quanto riguarda la loro installazione non le vedo tanto come una soluzione in campo aperto, ho altre idee in merito che ne possono permettere una loro applicazione molto “elegante”… sul confronto con nucleare e sistemi tradizionali non dimentichiamo mai che i ragionamenti vanno fatto prima di tutto sull’energia prodotta (che è quella che poi noi richiediamo), non sulla potenza e solo successivamente si deve valutare il costo della stessa per sancire la validità o meno di una soluzione… comunque per FloDesign non resta che attendere, sperando che non si debba attendere ancora molto, pena la perdita di valore di una soluzione che, tra tutte quelle eoliche “alternative” presentate, sembra possedere (almeno sulla carta) solidi requisiti

  • # 5
    imayoda
     scrive: 

    Somiglia a qualcosa che vidi molti anni fa su una barca del famoso oceanografo Cousteau.. potrei sbagliarmi ma è interessante

  • # 6
    maumau138
     scrive: 

    Io sulle turbine eoliche intubate ho scritto la tesi di laurea (triennale). Numericamente una turbina eolica riesce ad arrivare ad un CP di 1.4 (adimensionalizzato rispetto all’area del rotore), mentre sperimentalmente arriva a 0.8-0.9, il problema più grande è che il diffusore non può essere eccessivamente grande, altrimenti la struttura diventa troppo grande, pesante e costosa. Questo è il motivo per cui le vedo bene per sfruttare le correnti marine, e soprattutto la maggiore densità dell’acqua, che permette quindi di costruire turbine nettamente più piccole a parità di potenza erogata.

  • # 7
    arkanoid
     scrive: 

    mi piacerebbe sapere con che criterio muovono la palettatura statorica per non mandare a ramengo i triangoli delle velocità al primo cambio di vento. Queste soluzioni tecnicamente raffinate in un mondo reale ed imprevedibile come quello del vento le vedo un po’ al limite della convenienza

  • # 8
    Simone (Autore del post)
     scrive: 

    @ arkanoid

    L’ipotesi di palettatura statorica e rotorica a calettamento variabile è mia… non so se poi corrisponda a realtà… di fatto potrebbero anche essere due palettature rotoriche controrotanti… resta il fatto che se non regoli il calettamento in funzione della velocità del vento sono proprio i triangoli di velocità ad andare a farsi friggere… mi meraviglierei se una turbina fluidodinamicamente così curata si basasse su palettature fisse… al variare della componente globale di velocità (chiamata generalmente C) variano anche le sue componenti scomposte (U e W)… e pertanto anche il rendimento… non sono comunque le fluttuazioni a creare problemi ad una turbomacchina del genere, bensì le variazioni della componente media… si suppone che il sistema di regolazione sia rapido al punto di garantire una rispondenza adeguata al variare della velocità del vento (e quindi della portata)…

  • # 9
    arkanoid
     scrive: 

    E’ esattamente questo il mio “sospetto”.
    Un sistema del genere non può permettersi un minuto di tempo di reazione di fronte ad una variazione (non irrilevante, sia chiaro) di intensità e/o direzione del vento, ma d’altro canto tutti i sistemi di regolazione soffrono di instabilità quando il tempo di integrazione si riduce troppo rispetto alla velocità di variazione della grandezza misurata.
    Comunque interessante.
    Concordo che sia necessario avere il calettamento variabile per sfruttare una macchina di questo tipo

  • # 10
    Nick
     scrive: 

    maumau138 mi puoi contattare please?

    Per quanto concerne questa soluzione io la vedo come un inizio, avendo dimensioni più consone ai paesaggi del ns territorio, anche se molto è ancora da fare e ovviamente tutto stà nelle caratteristiche di efficienza (costi/risultati energetici)

  • # 11
    alberto sacchi
     scrive: 

    L’energia di un flusso di sezione S è, ovviamente, 1/2 Sv Ro .v^2= 1/2 S ro v^3.
    Comunque la si voglia vedere, una sezione S ridotta di ben 5 volte rispetto ad un generatore convenzionale ( così parrebbe) comporta una potenza decisamente bassa.

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