Mini eolico: come funzionano gli aerogeneratori di piccola taglia
Gli aerogeneratori di piccola taglia sono installati come parte del cosiddetto mini eolico, comprendenti una o talvolta più turbine e altri componenti a esse esterni, come inverter, convertitori di frequenza e, nei sistemi stand-alone, anche batterie di accumulo. Si va da unità di potenza anche inferiore al kilowatt, fino a unità da 50, 100 o 200 kW a seconda dei Paesi (per il mini eolico sono spesso previste regolamentazioni e incentivazioni particolari).
La norma tecnica internazionale IEC 61400-2 definisce piccoli aerogeneratori quelli con area spazzata dal rotore inferiore a 200 m2, area che corrisponde a potenze dell’ordine di 50-60 kW.
In effetti, questi aerogeneratori presentano soluzioni tecniche particolari, volte a una maggiore semplicità, mentre, al crescere della potenza verso i 100 o 200 kW, si osservano c a r a t t e r i s t i c h e s e m p r e p i ù s i m i l i a q u e l l e d e g l i aerogeneratori di media taglia.
Aerogeneratori: descrizione, caratteristiche vantaggi per il mini eolico
Tra gli aerogeneratori fino a 50-60 kW sono oggi sul mercato modelli ad asse sia orizzontale sia verticale (Figg. 1 e 2).
Gli aerogeneratori ad asse orizzontale sotto i 50-60 kW presentano rotori differenti per numero (da 2 a 8) e forma delle pale, che hanno più sovente passo fisso anziché variabile come nei modelli più grandi. Se il rotore è sopravvento al sostegno, per l’allineamento al vento si
ricorre spesso a una semplice pinna direzionale, senza servomeccanismi.
Se il rotore è sottovento, si cerca di ottenere un allineamento spontaneo per via aerodinamica. Per il controllo della potenza ai venti alti, oltre allo stallo aerodinamico utilizzato con il passo fisso o alla variazione del passo delle pale, si ricorre anche al disallineamento dell’asse del rotore rispetto al vento. I rotori ad asse verticale, come detto, sono più vicini al suolo, e pertanto presentano una maggiore accessibilità dei componenti. La loro compattezza li rende adatti a particolari applicazioni, ad esempio su barche o in ambiente urbano.
Anche se presentano una minore efficienza aerodinamica rispetto a quelli ad asse orizzontale (essendo le pale, durante la rotazione, alternativamente a favore e a sfavore del vento), hanno il vantaggio di funzionare indipendentemente dalla direzione di provenienza del vento e non necessitano quindi di meccanismi di orientamento. Altri vantaggi per cui questi aerogeneratori sono proposti sul mercato sono il miglior funzionamento con venti turbolenti, una maggiore resistenza ai venti elevati, una minore rumorosità e una migliore resa estetica (in qualche caso, possono anche fungere da supporto per pubblicità).
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Aerogeneratore ad asse verticale da 1 kW (foto En-eco)
Aerogeneratore ad asse orizzontale da 3kW (foto it-Energy)
Anche nel settore mini eolico gli aerogeneratori ad asse orizzontale sono comunque i più diffusi e anche i più adatti a installazioni in ambito rurale, mentre i mini-aerogeneratori ad asse verticale, per le caratteristiche di cui si è detto, sono in genere preferiti per installazioni in aree urbane o sub-urbane (tetti di edifici, parchi, centri commerciali) (Fig. 3).
Mini-aerogeneratore ad asse verticale per impiego urbano (www.isolaenergetica.org)
I costi specifici del mini eolico sono più elevati di quelli delle wind farm e crescono da circa 2500 fino a 7000 €/kW con il diminuire della taglia. Questo fatto, unito alla produzione d’energia tendenzialmente inferiore, a parità di sito, a quella degli aerogeneratori medi e grandi per la minore
altezza dal suolo (da 10 m a 40-50 m al massimo), fa crescere anche i costi unitari dell’energia prodotta. La stessa valutazione preventiva della risorsa è meno facile per il mini eolico, poiché una campagna di rilievi anemometrici dedicati risulta in molti casi troppo costosa rispetto all’investimento complessivo.
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