UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIACORSO DI LAUREA TRIENNALE IN INGEGNERIA MECCANICA

Tesi di laurea

PANORAMICAPANORAMICA

DELLO STATO DELL’ARTE

COMMERCIALE

DELLE TURBINE EOLICHERelatoreCh.mo Prof. Rodolfo Faglia

Laureando

Gorga Lorenzo

Matricola 81009

ANNO ACCADEMICO 2012/2013

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

Introduzione

Obiettivi della tesi:1) fornire le conoscenze di base2) mostrare lo stato dell’arte3) creare un “catalogo”

Organizzazione esposizione:- breve excursus storico e situazione attuale

Gorga Lorenzo 81009 Panoramica dello stato dell’arte delle turbine eoliche

- breve excursus storico e situazione attuale- cenni teorici sul vento- descrizione configurazione generale- classificazione- descrizione tipologie- esempi di schede tecniche

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Excursus storico• Luglio 1887: la prima turbina eolica,

James Blyth.

Gorga Lorenzo 81009 Panoramica dello stato dell’arte delle turbine eoliche

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Excursus storico• Luglio 1887: la prima turbina eolica,

James Blyth.

• Inverno 1887-1888: primo impianto di taglia considerevole,

turbina di Brush, 12kW.

Gorga Lorenzo 81009 Panoramica dello stato dell’arte delle turbine eoliche

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Excursus storico• Luglio 1887: la prima turbina eolica,

James Blyth.

• Inverno 1887-1888: primo impianto di taglia considerevole,

turbina di Brush, 12kW.

• 1900: inizio tradizione danese,

La Cour.

Gorga Lorenzo 81009 Panoramica dello stato dell’arte delle turbine eoliche

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

Excursus storico• Luglio 1887: la prima turbina eolica,

James Blyth.

• Inverno 1887-1888: primo impianto di taglia considerevole,

turbina di Brush, 12kW.

• 1900: inizio tradizione danese,

La Cour.

• 1920: la diffusione americana,

Jacobs.

Successivo declino dovuto al REA del 1936.

Gorga Lorenzo 81009 Panoramica dello stato dell’arte delle turbine eoliche

Successivo declino dovuto al REA del 1936.

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Excursus storico• Luglio 1887: la prima turbina eolica,

James Blyth.

• Inverno 1887-1888: primo impianto di taglia considerevole,

turbina di Brush, 12kW.

• 1900: inizio tradizione danese,

La Cour.

• 1920: la diffusione americana,

Jacobs.

Successivo declino dovuto al REA del 1936.

Gorga Lorenzo 81009 Panoramica dello stato dell’arte delle turbine eoliche

Successivo declino dovuto al REA del 1936.

• 1924: prima turbina ad asse verticale,

Savonius.

• 1931: brevetto della turbina Darreius.

• 1932: primo progetto di impianto off-shore (non realizzato),

Herman Honnef.

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Excursus storico• Luglio 1887: la prima turbina eolica,

James Blyth.

• Inverno 1887-1888: primo impianto di taglia considerevole,

turbina di Brush, 12kW.

• 1900: inizio tradizione danese,

La Cour.

• 1920: la diffusione americana,

Jacobs.

Successivo declino dovuto al REA del 1936.

Gorga Lorenzo 81009 Panoramica dello stato dell’arte delle turbine eoliche

Successivo declino dovuto al REA del 1936.

• 1924: prima turbina ad asse verticale,

Savonius.

• 1931: brevetto della turbina Darreius.

• 1932: primo progetto di impianto off-shore (non realizzato),

Herman Honnef.

• Anni ‘70: boom americano.

• Anni ‘80 e ’90: espansione mondiale.

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Situazione attuale

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Il ventomovimento di una massa d'aria atmosferica da un'area con alta pressione (anticiclonica) ad

un'area con bassa pressione (ciclonica)

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Energia del vento

Fattori importanti:

•Velocità del vento

•Diametro della turbina

•Densità dell’aria

LIMITE DI BETZ = 16/27 = 0.593

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Classificazione1) Energia prodotta

Aeromotori

Aerogeneratori

2) Design

Ad asse orizzontale

Ad asse verticale

D’alta quota

Design non convenzionale

5)Numero di pale

Multipala

A bassa solidità

6)Sito d’installazione

On-shore

Off-shore

7)Impianto

Stand-alone

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Design non convenzionale

3) Forza aerodinamica sfruttata

Portanza [lift]

Trascinamento [drag]

4)Taglia di potenza (valori indicativi)

Taglia piccola (P < 40kW):

- microeolico (P < 10kW);

- minieolico (10kW < P < 40kW).

Taglia media (40kW < P < 1000kW).

Taglia grande (P > 1MW).

Stand-alone

In cluster

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Struttura generale di una turbina eolica

• Pale

• Sistema di regolazione:

- passivo, di stallo

- attivo, di pitch

• Mozzo e spinner

• Moltiplicatore di giri

• Generatore

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• Generatore

• Sistema di imbardata

• Torre

• dispositivi ausiliari

(freno, lubrificazione,

scambiatori di calore,

sensori, luci di segnalazione)

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HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine)Posizione navicella rispetto al vento:

• Upwind

• Downwind

Numero di pale:

• Monopala

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• Monopala

• Bipala

• Tripala

• Multipala

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VAWT (Vertical Axis Wind Turbine)

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Savonius Darreius Giromill Gorlov Flapping

panel

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Eolico d’alta quota• Aquiloni

• Aerostati

• Kytoon (kyte + baloon)

• Alianti

• Turbine integrate

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Prototipi e nuove tecnologie

A differenza di pressione

Bladeless (senza pale)

EWICON, Delft University of Technology.

Bumblebee design (a forma di bombo)

Green Wavelenght

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A differenza di pressione

Shinyeon Energy Research Center of Korea.

Heliwind A pala orizzontale

Derbyshire in collaborazione con la Nottingham Trent University

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Prototipi e nuove tecnologie

A effetto MagnusAd ali oscillanti

WindWings

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MagLev (a levitazione magnetica)

MagLev Wind Turbine Technologies

A effetto Magnus

MecaroWindWings

Con piezoelettrici

Turbina di Tesla

TESNIC

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Prototipi e nuove tecnologie

Sky serpent

Selsam

Spiral drag

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Selsam

Blade Tip Power System

Honeywell, Windtronics

Windbelt

Humdinger Wind Energy

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Grazie dell’attenzione

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