Sviluppare turbine eoliche di piccole dimensioni ad alta efficienza
Le turbine eoliche di piccole dimensioni (SWT, Small Wind Turbines) potrebbero apportare vantaggi a luoghi che non dispongono dell’accesso all’energia di rete. Affinché decollino veramente nel mercato energetico, tuttavia, sarà necessario ridurre i costi associati a questa tecnologia rinnovabile, mantenendo la produzione di elettricità concorrenziale e indipendente da sovvenzioni. A questo scopo, la Commissione europea ha messo in evidenza il ruolo che le piccole e medie imprese (PMI), come le aziende agricole e la piccola industria, possono svolgere in quest’ambito. In zone dove la velocità media annuale del vento è superiore a 5 m/s (metri al secondo), le SWT sono solitamente la migliore opzione disponibile. Il progetto Eciwind, sostenuto dall’UE, ha sviluppato con successo una tecnologia per le SWT in grado di raggiungere un allettante coefficiente di potenza (la potenza disponibile in relazione alla velocità del vento, in simbolo Cp) pari a 0,5. Efficienza aerodinamica Una particolarità della progettazione aerodinamica del sistema di Eciwind è che consente la produzione di energia elettrica anche in caso di venti molto deboli, a partire dai 2 m/s di velocità. Un aspetto essenziale, dato che i venti a bassa intensità sono un elemento che accomuna numerose regioni. L’efficienza meccanica e aerodinamica è ottenuta mediante un sistema di controllo del passo, idoneo per qualsiasi rotazione del motore e per un’ampia gamma di velocità del vento, che modifica la posizione delle pale ruotando sul loro asse. Piegando in tal modo ad angolo le pale, il generatore è in grado di massimizzare la produzione di energia sin dall’inizio della loro rotazione, spingendole al massimo delle loro possibilità. Il sistema protegge le pale dalla sovravelocità in caso di venti molto forti: ad esempio, quanto la potenza supera i 10 kW l’angolo delle pale viene ridotto. Le pale stesse sfruttano la dinamica dei fluidi computazionale che, insieme al loro profilo aerodinamico appositamente concepito, può contribuire a reggere carichi imprevisti, per esempio durante le tempeste. Ciò significa che, sebbene il sistema generi un momento torcente considerevole, l’aria scorre in modo fluido sulle pale, originando la metà del livello di rumore prodotto dai sistemi della concorrenza. Persino alla velocità massima, ovvero 52 m/s, le pale non originano ulteriore rumore. Eciwind presenta un sistema di controllo elettronico e monitoraggio che mostra vari parametri relativi alla turbina eolica in modo continuativo, accessibile in remoto per modificarne le impostazioni. Per garantire la sicurezza, Eciwind integra sistemi di protezione che includono: un freno attivo di tipo meccanico, un «indicatore di posizione» per fermare le pale che girano nelle peggiori condizioni e un freno elettromagnetico. Come afferma Juan Antonio Vila, il coordinatore del progetto: «La caratteristica più distintiva di questa tecnologia è rappresentata dal fatto che utilizziamo procedure molto simili alle turbine eoliche di grandi dimensioni, ma adattate in modo da essere più economiche». Parte di una più ampia soluzione per l’energia sostenibile Era previsto che il prototipo avrebbe raggiunto i 10 kW a 11 m/s, ma dopo l’installazione ha effettivamente realizzato 10 kW a 9 m/s e 18 kW a 11 m/s, un incremento dell’80 % rispetto alle aspettative. L’eliminazione di alcune parti costose delle tecnologie attuali, come il riduttore, e l’ottimizzazione del rapporto tra costo e prestazione del resto dei componenti ha ridotto i costi di manutenzione e diminuito i costi di installazione per gli utenti finali. «Gli ostacoli alla diffusione non dipendono dalla tecnologia o dalla logistica ma, piuttosto, dalla mancanza di consapevolezza in merito all’esistenza di questa tecnologia», afferma Antonio Vila. «L’energia eolica, invece di configurarsi come un concorrente per quella solare, può operare perfettamente in concomitanza con quest’ultima, come dimostra la nostra integrazione degli inverter solari in Eciwind. Il 90 % delle nostre installazioni, infatti, è una combinazione di entrambi i tipi di energia». L’impresa comune tra Enair Energy SL e Lancor sta attualmente vendendo i modelli di SWT a 20 kW e si augura, con i giusti investimenti, di vendere le versioni a 60 kW entro un paio d’anni.
Parole chiave
Eciwind, turbina eolica di piccole dimensioni, energia, sostenibilità, ambiente, coefficiente di potenza, elettricità, aerodinamica, pale, dinamica dei fluidi, rinnovabili
