Analisi delle prestazioni degli aerogeneratori: potenza e rendimento

La presente relazione è composta da una prima parte di natura teorica che analizza i principali fattori di design che influenzano la potenza e il rendimento delle turbine eoliche, analizzando in primis la disponibilità di energia convertibile per un determinato sito. L’obiettivo è fornire un quadro dettagliato delle variabili coinvolte nella progettazione degli aerogeneratori ed identificare strategie per massimizzare l’efficienza come il controllo della potenza tramite variazione dell’angolo di torsione e controllo del numero di giri. La seconda parte si concentra sugli aspetti computazionali e sulle applicazioni pratiche, analizzando e confrontando, tramite l’utilizzo di software di calcolo come Matlab ed Excel, i dati forniti da un documento ufficiale del Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica con quelli rilevati da due stazioni meteorologiche ubicate nello stesso territorio. Questo confronto permette di valutare le condizioni anemologiche del sito per la realizzazione di un parco eolico. Infine, sulla base delle analisi effettuate, viene selezionato un aerogeneratore adatto alle caratteristiche del sito. La metodologia adottata include l’analisi teorica delle equazioni fondamentali che regolano la disponibilità di energia nel vento, l’applicazione della distribuzione diWeibull per la caratterizzazione della velocità del vento e lo studio del coefficiente di potenza (cp), con il limite di Betz come riferimento teorico. Sono inoltre esaminate le curve di potenza, il rapporto di velocità di punta (TSR) e i sistemi di controllo della velocità di rotazione e dell’angolo di torsione delle pale. L’analisi del sito di Sanluri-Sardara , in Sardegna, ha permesso di valutare le condizioni anemologiche quali temperatura, densità, velocità, direzione, frequenza e potenza utili per identificare un modello di aerogeneratore adatto alle specifiche richieste: il Siemens Gamesa SG 6.6-170, con una potenza nominale di 6.6 MW, un diametro del rotore di 170 m e un’altezza del mozzo di 135 m. Questo modello garantisce un’elevata efficienza grazie all’ottimizzazione del controllo della velocità e dell’angolo di torsione. In conclusione, lo studio dimostra che la scelta accurata del sito e delle caratteristiche dell’aerogeneratore è determinante per massimizzare la produzione energetica e migliorare l’efficienza di un parco eolico. Infine dall’analisi condotta risulterebbe possibile una produzione di potenza elettrica generata circa doppia di quella stimata nel documento preso in esame.