PDF - Fondazione OAGE Ordine degli Architetti PPC

FOAGE
Enrico Pocopagni
08 giugno 2015
V. A. W. T.
VALUTAZIONE DELLA PRODUTTIVITÀ DI UNA
TURBINA EOLICA AD ASSE VERTICALE A
INCIDENZA VARIABILE CON USO DI TECNOLOGIE
NAUTICHE
SOMMARIO
1. PREMESSA
2
2. FINALITÀ DELLO STUDIO
4
3. PARAMETRI DI PROGETTO
6
4. METODO DI ANALISI
7
5. RICHIAMI DI AERODINAMICA
9
6. VALUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI
6.1. Determinazione del flusso
14
14
6.2.Valutazione delle forze aerodinamiche
16
6.3.Valutazione della potenza prodotta
21
6.4.Prima sintesi dei risultati
23
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" -
1. PREMESSA
Le Turbine eoliche si pongono, nell’attuale panorama dei dispositivi di produzione di
energia rinnovabile, al primo posto per efficienza ed economicità.
Questo settore beneficia dei progressi scientifici e tecnologici, che spaziano dalle
applicazioni di calcolo fluodinamico per la progettazione aerodinamica alle nanotecnologie cui
dobbiamo lo sviluppo di fibre sintetiche sempre più leggere e resistenti, e che concorrono
all’aumento della produttività ed alla riduzione delle dimensioni e dei costi di produzione e
gestione.
1 - Turbina eolica di Mele: altezza sostegno: 100 m.; diametro rotore: 101 m; produttività: 3 MW; produttore:
ENERCON
Tuttavia, ragioni fisiche inevadibili, legate alle caratteristiche fisiche dell’aria e alle leggi della
dinamica, confinano nel dominio delle grandi dimensioni (da molte decine di metri a oltre 100
m.) le macchine eoliche, ed in particolare le turbine eoliche ad asse orizzontale.
http://video.repubblica.it/edizione/genova/a-mele-la-pala-eolica-piu-grande-del-norditalia/105244/103624
Naturalmente queste peculiarità in contesti ambientali molto sensibili e/o fortemente
caratterizzati in senso storico possono rappresentare un freno alla diffusione di queste macchine.
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2 - Piccola Turbina eolica ad asse verticale altezza pala: 1,6 m.; diametro rotore: 1,6 m; produttività: 1 kW;
produttore: MAX/XG-H
Le Turbine Eoliche ad Asse Verticale (V. A. W. T.), caratterizzate dall’eliminazione della
torre grazie all’allineamento delle pale in un solo fascio verticale rotante in un piano orizzontale
di ridotto diametro, possono rappresentare una valida alternative alle macchine ad asse
orizzontale proprio in ordine ai citati problemi di inserimento ambientale.
Va tuttavia osservato che la Turbina eolica ad asse verticale, nella sua conformazione più
semplice, come nell’esempio precedente, esprime una produttività intrinsecamente inferiore ad
una turbina ad asse orizzontale; infatti per metà della rotazione sopravvento la pala, elemento
attivo, si muove con velocità concorde al vento ed è quindi in fase attiva, ma per la successiva
metà la pala si muove controvento sottraendo energia; la produzione va quindi calcolata come
differenziale tra la portanza espressa nel ciclo attivo e la resistenza (solitamente molto inferiore)
espressa nel ciclo passivo.
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2. FINALITÀ DELLO STUDIO
Partendo dalla constatazione che il moto di una imbarcazione a vela può avvenire entro un
ampio arco rispetto alla direzione del vento, anche in direzione contraria semplicemente
orientando opportunamente la velatura rispetto al vento, si può concludere che la fase passiva di
una macchina ad asse verticale può essere drasticamente ridotta o quasi annullata facendo
ciclicamente oscillare le pale rispetto alla direzione del vento.
Come è facile vedere la spinta sulla vela ha direzione opposta alla provenienza del vento.
3 - Principio di funzionamento di una vela per nautica
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Allo stesso modo è possibile osservare che il flusso in cui è immersa ogni pala del
generatore risulta dalla composizione vettoriale della direzione e intensità del vento (fisse in un
ragionevole intervallo di tempo), e della direzione del moto della pala, variabile con la posizione
raggiunta dalla pala entro la rotazione. Il flusso risultante ha perciò direzione e intensità variabili
e richiede un continuo riorientamento del profilo della pala per ottenere il massimo risultato.
Lo scopo di questo studio è quindi valutare da una parte l’incremento di prestazioni
derivante dalla ciclica variazione di incidenza delle pale, ed in particolare la potenza totale fornita,
e dall’altra la complessità ed affidabilità dei cinematismi richiesti per attuare la variazione ciclica
di incidenza.
4 - Schema aerodinamico delle azioni sul profilo e delle forze risultanti.
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3. PARAMETRI DI PROGETTO
Il presente studio è orientato a realizzare un modello funzionante della Turbina ad asse
verticale per poter effettuare test e misure in ambiente controllato.
I parametri principali del progetto sono:
Parametri di progetto
Parametri di progetto
Parametro
U. M.
Valore
Limiti Origine (rad)
rad
0,0000
Limiti Termine (rad)
rad
6,2832
Limiti Passi (num)
num
16,0000
Velocità del vento (m/sec)
m/sec
10,0000
Velocità angolare (rad/sec)
rad/sec
1,0000
Regime di rotazione
giri/min
60,0000
Velocità periferica (m/sec)
m/sec
6,2832
Densità dell’aria (kg/mc)
kg/mc
1,2250
Viscosità cinematica
mq/sec
Diametro (m)
m
2,0000
Corda (m)
m
0,2000
Lunghezza (m)
m
2,0000
Passo d’integrazione
Numero di pale
1,4207E-05
0,3927
num
5,0000
Tab. 1 - Tabella dei parametri di progetto
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Angolo
0,0000
Comp. X
10,0000
Comp. Y
0,0000
4. METODO DI ANALISI
Come espresso in precedenza, il fenomeno consiste nel moto di un corpo entro un fluido
(aria) dotato di velocità determinata ampiamente subsonica (è possibile prescindere dalla
comprimibilità del fluido). Dal punto di vista fisico la velocità del vento diretta verso la pala è del
tutto equivalente alla pala che si muove verso il vento con velocità uguale e contraria; pertanto
nelle successive simulazioni si parlerà indifferentemente di velocità della pala e/o di velocità del
vento.
La pala si comporta pertanto a tutti gli effetti come un’ala in moto nell’aria e sviluppa
quindi portanza e resistenza in funzione dell’angolo di attacco che composte vettorialmente
andranno a trasformare l’energia del vento in azione meccanica, in questo caso coppia.
È quindi della massima importanza la scelta del profilo aerodinamico da adottare per
attuare questa trasformazione con il massimo rendimento.
5 - Schema della direzione del flusso risultante dalla somma vettoriale della velocità del vento e della velocità
di rotazione
Tutti gli schemi si riferiscono ad un solo profilo rappresentato in 16 posizioni successive
nell’ambito della rotazione di un giro.
Secondo la simbologia adottata sono indicati:
• con una freccia magenta il vettore di velocità periferica della pala, variabile da istante a
istante e tangente il cerchi periferico esterno;
• con una freccia blu scuro la velocità del vento, ipotizzata costante in direzione e intensità;
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• con una freccia azzurra la velocità risultante dalla composizione vettoriale delle due
precedenti.
Come è semplice osservare nello scema n. 5, la velocità risultante da posizione a posizione
varia intensità e ruota attorno all’asse aerodinamico del profilo venendo a trovarsi, in tempi
successivi, a destra e a sinistra del profilo.
Da questa constatazione discende:
• la necessità di adottare un profilo di tipo simmetrico per sfruttare adeguatamente sia i
momenti di flusso diretto a destra, sia i momenti di flusso diretto a sinistra dell’asse;
• la necessità di ruotare il profilo per offrire al flusso in ogni momento l’angolo d’attacco
tale da massimizzare la portanza e ridurre la resistenza.
Lo studio è stato condotto analizzando una singola pala in 16 posizioni lungo l’arco della
rotazione completa, esaminando la direzione e l’intensità del flusso, l’inclinazione ottimale del
profilo, la direzione e intensità delle forze aerodinamiche prodotte e infine la coppia e la potenza
prodotta.
L’integrazione numerica con il metodo dei trapezi ha fornito il valore cumulativo di
potenza prodotta da una pala in un giro.
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5. RICHIAMI DI AERODINAMICA
Come è noto un’ala, grazie alla particolare forma della sua sezione trasversale, più curva sul
lato superiore detto Dorso che su quello inferiore detto Ventre, sfrutta il gradiente di pressione
(minore sul dorso che sul ventre) per produrre una forza verso l’alto detta Portanza che eguaglia
il peso.
6 - Schema base di funzionamento di un’ala
Come conseguenza dell’avanzamento dell’ala nel fluido si forma anche una seconda forza,
detta Resistenza che, composta vettorialmente con la portanza, produce una risultante rivolta
verso l’alto e indietro.
Negli aeroplani la resistenza viene normalmente compensata dalla trazione o spinta del
motore.
Numerosi fattori caratterizzano il comportamento di un profilo alare; tra tutti i più
significativi sono:
• il range di velocità con cui il profilo è destinato a muoversi nell’aria: se la velocità resta
inferiore a quella del suono è possibile considerare il fluido incomprimibile, se la velocità
deve superare quella del suono questa ipotesi non è più lecita e si parla di profili
supersonici. Nel caso di questo studio le pale si sposteranno alla velocità massima di
16,28 m/sec (58,61 km/h); il profilo sarà di quindi di tipo subsonico;
• l’angolo tra direzione del vento e asse del profilo (angolo d’attacco): le forze
aerodinamiche di Portanza e Resistenza variano in funzione dell’angolo tra l’asse del
profilo e la velocità del vento, ed in particolare la Portanza aumenta e la Resistenza
diminuisce con l’aumento dell’angolo fino ad un valore critico, detto angolo di stallo, in
cui un ulteriore aumento dell’angolo produce un distacco vorticoso del flusso dal dorso
del profilo con repentino aumento della Resistenza e annullamento della Portanza.
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7 - Rapporto tra angolo d’attacco, portanza e flusso
• la lunghezza della sezione (corda): le forze aerodinamiche viste sopra sono prodotte dal
flusso d’aria attorno alle superfici del profilo; un flusso laminare, visualizzabile come una
serie di linee di flusso continue, dissipa meno energia di un flusso turbolento; d’altra parte
piccole imperfezioni della superficie, rugosità, l’attrito stesso, tendono a rendere
turbolento il flusso dissipando una parte dell’energia; è anche evidente che piccole
imperfezioni hanno un peso maggiore su un profilo piccolo che su un profilo grande; se
ne deduce che l’aumento della corda produce aumento della portanza e diminuzione della
resistenza. Questo fatto fisico è descritto dal Numero di Reynolds.
• la forma del profilo caratterizzata da spessore, distribuzione della spessore lungo la corda
e incurvamento della linea mediana (cameratura).
I profili alari sono raccolti in famiglie suddivise in base all’Istituto che li ha progettati e
studiati, e i dati geometrici e formali, secondo una opportuna codifica.
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Nel caso di questo studio, per le ragioni viste in precedenza, è stato scelto un profilo
simmetrico NACA (oggi NASA) di spessore 21% posto al 30% della corda, con incurvamento
dell’asse e cameratura nulli: il NACA 0021.
8 - Profilo simmetrico NACA 0021
Di ciascun profilo le caratteristiche vengono usualmente riassunte in grafici, detti Polari,
che mettono in relazione Portanza, Resistenza, Numero di Reynolds e Angolo d’attacco.
9 - Profilo simmetrico NACA 0021: Coefficiente di Portanza in funzione dell’angolo
Il diagramma polare del Coefficiente di Portanza è antisimmetrico; questo indica che gli
effetti aerodinamici della variazione dell’angolo sono uguali per inclinazioni dell’asse del profilo
verso l’alto o verso il basso.
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10 - Profilo simmetrico NACA 0021: Coefficiente di Resistenza in funzione dell’angolo
Il diagramma polare del Coefficiente di Resistenza è simmetrico; questo indica che gli
effetti aerodinamici della variazione dell’angolo sono uguali per inclinazioni dell’asse del profilo
verso l’alto o verso il basso.
11 - Profilo simmetrico NACA 0021: Coefficiente di Momento in funzione dell’angolo
Il diagramma polare del Coefficiente di Momento è antisimmetrico; questo indica che gli
effetti aerodinamici della variazione dell’angolo sono uguali per inclinazioni dell’asse del profilo
verso l’alto o verso il basso.
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- PAG. 12
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" -
12 - Profilo simmetrico NACA 0021: Rapporto Cl/Cd
Nella colonna Max Cl/Cd sono riportati i valori ottimali dell’angolo d’attacco.
13 - Profilo simmetrico NACA 0021: Legenda e Numeri di Reynolds
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6. VALUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI
6.1. Determinazione del flusso
In prima istanza si è proceduto alla quantificazione del flusso nelle condizioni di progetto
mediante composizione vettoriale della velocità del vento, costante in direzione e intensità, con la
velocità periferica del profilo, variabile in direzione e costante in intensità.
I risultati sono riportati nella tabella seguente:
Determinazione del flusso
Velocità periferica
Step
Angolo
(rad)
Modulo
(m/sec)
Coord
X
Velocità totale
Coord
Y
Vettore
somma
X
Vettore
somma
angolo
Vettore
somma
modulo
0
1,5708
6,2832
0,0000
6,2832
10,0000
6,2832
0,5610
11,8101
1
1,9635
6,2832
-2,4045
5,8049
7,5955
5,8049
0,6526
9,5598
2
2,3562
6,2832
-4,4429
4,4429
5,5571
4,4429
0,6744
7,1148
3
2,7489
6,2832
-5,8049
2,4045
4,1951
2,4045
0,5205
4,8353
4
3,1416
6,2832
-6,2832
0,0000
3,7168
0,0000
0,0000
3,7168
5
3,5343
6,2832
-5,8049
-2,4045
4,1951
-2,4045
-0,5205
4,8353
6
3,9270
6,2832
-4,4429
-4,4429
5,5571
-4,4429
-0,6744
7,1148
7
4,3197
6,2832
-2,4045
-5,8049
7,5955
-5,8049
-0,6526
9,5598
8
4,7124
6,2832
-0,0000
-6,2832
10,0000
-6,2832
-0,5610
11,8101
9
5,1051
6,2832
2,4045
-5,8049
12,4045
-5,8049
-0,4377
13,6955
10
5,4978
6,2832
4,4429
-4,4429
14,4429
-4,4429
-0,2984
15,1108
11
5,8905
6,2832
5,8049
-2,4045
15,8049
-2,4045
-0,1510
15,9868
12
0,0000
6,2832
6,2832
0,0000
16,2832
0,0000
0,0000
16,2832
13
0,3927
6,2832
5,8049
2,4045
15,8049
2,4045
0,1510
15,9868
14
0,7854
6,2832
4,4429
4,4429
14,4429
4,4429
0,2984
15,1108
15
1,1781
6,2832
2,4045
5,8049
12,4045
5,8049
0,4377
13,6955
16
1,5708
6,2832
0,0000
6,2832
10,0000
6,2832
0,5610
11,8101
Tab. 2 - Moduli e angoli dei vettori velocità di flusso
e visualizzati nel seguente grafico:
VAWT
Vettore
somma
Y
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" -
Vettore somma angolo
Vettore somma modulo scalato
1,8000
1,3500
0,9000
0,674
0,653
0,561
0,52
0,561
0,438
0,298
0,151
0,4500
0
0,0000
-0,4500
-0,9000
0
-0,151
-0,298
-0,438
-0,52
-0,561
-0,653
-0,674
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
14 - Grafico dei moduli e angoli dei vettori velocità del flusso
Il grafico evidenzia l’andamento oscillante dell’angolo che passa rapidamente da positivo a
negativo nel primo quarto della rotazione, quindi cresce linearmente per il resto della rotazione.
Anche il modulo della velocità ha un andamento oscillante abbastanza regolare, vicino ad
una sinusoide, e si conserva sempre positivo.
La valutazione della direzione del flusso per ogni step ha offerto la possibilità di
determinare graficamente l’orientamento dei profili lungo l’arco della rotazione, come è visibile
nel seguente modello ove, in giallo sono indicati gli assi aerodinamici del profilo e i valori degli
angoli nei vari momenti della rotazione:, mentre in azzurro sono visibili i vettori velocità del
flusso, con il modulo in scala con la lunghezza.
VAWT
- PAG. 15
" DI 23
" -
15 - Profilo simmetrico NACA 0021: Legenda e Numeri di Reynolds
6.2.Valutazione delle forze aerodinamiche
Successivamente sono state calcolate le forze aerodinamiche (Portanza e
Resistenza) prodotte sulla pala dal flusso visto al punto precedente.
Tenuto conto della variabilità del modulo della velocità e come richiamato nei cenni
di Aerodinamica, il Numero di Reynolds è stato calcolato per ogni step con la seguente
formula:
A.
Re= Velocità * Corda /viscosità cinematica
Sono stati quindi tabellati i dati rilevati dalle polari del profilo (coefficienti di
Portanza e Resistenza) in funzione del Numero di Reynolds; sulla base dei Numeri di
Reynolds calcolati sono stati individuati nella tabella i valori dei predetti coefficienti e,
quando non esattamente individuati, interpolati linearmente.
Ottenuti i valori dei coefficienti di Portanza e Resistenza è stato possibile ottenere i
corrispondenti valori della Portanza e della Resistenza di profilo applicando le formule:
B.
VAWT
Portanza=Densità aria*Coeff di Portanza*Velocità^2*Corda*Lunghezza/2
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" DI 23
" -
C. Resistenza=Densità aria*Coeff di Resistenza*Velocità^2*Corda*Lunghezza/2
La resistenza indotta dovuta ai vortici che si formano agli estremi alari diminuisce al
crescere del rapporto tra apertura e corda (allungamento) e fornisce un contributo non
trascurabile alla resistenza complessiva dell’ala; è stata calcolata con la formula di Prandtl:
D.
Resistenza ind.=Coeff di Portanza/(Allungamento *Pi Greco)
Componendo vettorialmente la Portanza e la somma delle Resistenze si è ottenuta la
risultante.
Il grafico seguente illustra l’andamento delle forze aerodinamiche Portanza e somma delle
Resistenze di profilo e indotta:
Portanza (N) Mod
Resistenza (N) Mod
80,00
72,0
72,0
64,3
60,00
64,3
52,2
37,3
52,2
37,3
40,00
23,8
20,00
37,3
23,8
13,0
13,0
4,6
4,6
2,1 1,4 0,8 0,4 0,2 0,4 0,8 1,4 2,1 2,8 3,4 3,8 1,6 3,8 3,4 2,8 2,1
0,0
0,0
0,00
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
16 - Variazione della Portanza e della sua distanza dal centro
La successiva tabella illustra questi passaggi:
VAWT
- PAG. 17
" DI 23
" -
11
12
13
14
15
16
Forze aerodinamiche
Coefficienti
Step
Numero di
Reynolds
Coeff.
Portanza
Valori
Coeff.
Portanza
Resistenza (N)
Resistenza
(N)
Risultante
(N)
0
166.257
1,0924
0,0267
37,33
0,91
37,34
1
134.578
1,0629
0,0281
23,80
0,63
23,81
2
100.159
1,0500
0,0287
13,02
0,36
13,03
3
68.070
0,8000
0,0450
4,58
0,26
4,59
4
52.324
0,0000
0,0450
0,00
0,15
0,15
5
68.070
0,8000
0,0450
4,58
0,26
4,59
6
100.159
1,0500
0,0287
13,02
0,36
13,03
7
134.578
1,0629
0,0281
23,80
0,63
23,81
8
166.257
1,0924
0,0267
37,33
0,91
37,34
9
192.800
1,1350
0,0247
52,16
1,14
52,17
10
212.723
1,1500
0,0240
64,33
1,34
64,35
11
225.055
1,1500
0,0240
72,01
1,50
72,02
12
229.228
0,0000
0,0240
0,00
1,56
1,56
13
225.055
1,1500
0,0240
72,01
1,50
72,02
14
212.723
1,1500
0,0240
64,33
1,34
64,35
15
192.800
1,1350
0,0247
52,16
1,14
52,17
16
166.257
1,0924
0,0267
37,33
0,91
37,34
Tab. 3 - Coefficienti e valori di Portanza e Resistenza in punti significativi della rotazione
Il grafico seguente mostre le considerevoli variazioni dell’intensità delle forze
aerodinamiche generate durante la rotazione, unitamente alla variazione della distanza dal centro
di rotazione delle rette d’azione delle stesse forze:
VAWT
- PAG. 18
" DI 23
" -
Risultante (N) Mod
Distanza dal centro scalata
Momento (Nm)
100,0000
75,0000
50,0000
25,0000
0,0000
-25,0000
-50,0000
-75,0000
-100,0000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17 - Variazione della Portanza e della sua distanza dal centro
Come risulta dalla teoria aerodinamica, la Portanza e la Resistenza sono rispettivamente
ortogonale e allineata con la direzione del flusso; nel seguente modello sono illustrate le forze
aerodinamiche applicate ai profili:
VAWT
- PAG. 19
" DI 23
" -
18 - Andamento della Portanza e della Resistenza
Appare evidente come le risultanti delle forze aerodinamiche, nel grafico in arancione,
siano disposte in modo da produrre sempre rotazione nello stesso senso, sinistrorsa nell’esempio,
con la sola eccezione del punto nel quadrante inferiore, quando la direzione della velocità del
vento è allineata e concorde con la direzione della velocità periferica del profilo. In questo caso
calettando a 0 il profilo si otterrà solo resistenza, peraltro modesta, che sottrarrà una piccola
parte di energia al processo.
VAWT
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" DI 23
" -
6.3.Valutazione della potenza prodotta
Il passo conclusivo di questa prima parte di indagine consiste nel misurare le distanze dal
centro di rotazione di ogni retta d’azione delle risultanti e moltiplicarle per le rispettive Risultanti
in modo da ottenere la coppia prodotta.
Infine si potrà passare dalla coppia alla potenza prodotta integrando la coppia, in questo
caso numericamente, su tutto l’arco della rotazione, come risulta dalla tabella seguente:
Produzione di Energia
FORZE
Step
Potenza
Risultante
(N)
Distanza dal
centro (m)
Mod
Mod
Momento
(Nm)
Potenza (W)
Integrazione
numerica
0
37,3893
0,8155
30,49
191,5807
191,58
1
23,8385
0,9498
22,64
142,2693
284,54
2
13,0450
0,9987
13,03
81,8537
163,71
3
4,6003
0,8420
3,87
24,3379
48,68
4
0,1523
1,0000
0,15
0,9570
1,91
5
4,6003
0,8420
3,87
24,3379
48,68
6
13,0450
0,9987
13,03
81,8537
163,71
7
23,8385
0,9498
22,64
142,2693
284,54
8
37,3893
0,8155
30,49
191,5807
383,16
9
52,2315
0,6341
33,12
208,1014
416,20
10
64,4230
0,4208
27,11
170,3279
340,66
11
72,1086
0,1879
13,55
85,1530
170,31
12
1,5590
-1,0000
-1,56
-9,7957
-19,59
13
72,1086
0,1879
13,55
85,1530
170,31
14
64,4230
0,4208
27,11
170,3279
340,66
15
52,2315
0,6341
33,12
208,1014
416,20
16
37,3893
0,8155
30,49
191,5807
191,58
TOTALE
706,23
Tab. 4 - Potenza prodotta
Il grafico seguente illustra l’andamento della produzione di energia per i punti significativi
della rotazione:
VAWT
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" -
Produzione di potenza (W)
300,0000
225,0000
150,0000
192
192
208
208
170
142
75,0000
192
170
142
82
24
0,0000
85
82
85
24
1
-10
-75,0000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Step
19 - Andamento della produzione di Potenza
Integrale numerico
VAWT
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" -
10
11
12
13
14
15
16
La tabella 4 fornisce il valore di 706,23 W al giro per ciascuna pala.
Con i dati di progetto prescelti la produzione complessiva della macchina, costituita da 5
pale della lunghezza di 2 m ammonterà a 3.531,15 W.
Va osservato che questa valutazione va intesa di prima approssimazione, in quanto non
sono ancora presi in considerazione aspetti negativi come la precisione e gli attriti meccanici del
cinematismo di controllo ciclico dell’incidenza delle pale, la resistenza d’attrito dei supporti, altre
resistenze parassite dovute all’interazione dei vortici con le pale ecc.; tali fattori verranno
analizzati e valutati nel seguito.
6.4.Prima sintesi dei risultati
Una turbina eolica ad asse verticale offre una produzione di potenza molto variabile lungo
l’arco della rotazione, a causa della variazione della velocità del flusso e della distanza della retta
d’azione delle forze aerodinamiche dal centro di rotazione.
La comparazione rispetto ad una macchina teorica con andamento costante della coppia
(come nel caso di una turbina eolica ad asse orizzontale, che risulta costantemente investita da un
flusso uniforme) fornisce il valore del 54%; vale a dire che una VAWT reale fornisce una potenza
poco più che metà di una macchina teorica a coppia costante.
Una considerazione indubbiamente positiva può essere espressa nei riguardi
dell’oscillazione ciclica delle pale che consente di ottenere un contributo positivo in ogni istante
della rotazione con la sola eccezione del momento in cui il profilo risale il vento ad incidenza
zero.
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