Principio di funzionamento dell'eolica

Come funziona un aerogeneratore?

C'è un aerogeneratore con grandi pale fissato in cima a una torre di supporto di sufficiente altezza. Quando il vento colpisce le pale dell'aerogeneratore, quest'ultimo ruota grazie alla progettazione e all'allineamento delle pale. L'albero dell'aerogeneratore è collegato a un generatore elettrico. La produzione del generatore viene raccolta attraverso cavi elettrici.

Funzionamento dell'aerogeneratore

Quando il vento colpisce le pale del rotore, queste iniziano a ruotare. Il rotore dell'aerogeneratore è collegato a un cambio ad alta velocità. Il cambio trasforma la rotazione del rotore da bassa velocità ad alta velocità. L'albero ad alta velocità proveniente dal cambio è collegato al rotore del generatore e quindi il generatore elettrico gira ad una velocità più elevata. È necessario un eccitatore per fornire l'eccitazione richiesta alla spira magnetica del sistema di campo del generatore in modo che possa generare l'elettricità richiesta. La tensione generata ai terminali di uscita dell'alternatore è proporzionale sia alla velocità che al flusso del campo dell'alternatore. La velocità è governata dalla potenza del vento, che è fuori controllo. Pertanto, per mantenere uniforme la potenza di uscita dall'alternatore, l'eccitazione deve essere controllata in base alla disponibilità della potenza del vento naturale. La corrente dell'eccitatore è controllata da un controller dell'aerogeneratore che rileva la velocità del vento. Quindi la tensione di uscita del generatore elettrico (alternatore) viene data a un rettificatore dove l'uscita dell'alternatore viene rettificata in CC. Questa uscita in CC rettificata viene poi data a un'unità di conversione per convertirla in un'uscita AC stabilizzata, che viene infine alimentata nella rete di trasmissione elettrica o nella griglia di trasmissione con l'aiuto di un trasformatore di elevazione. Un'unità aggiuntiva viene utilizzata per fornire energia agli ausiliari interni dell'aerogeneratore (come motore, batteria, ecc.), questa è chiamata Unità di Alimentazione Interna.
Esistono altri due meccanismi di controllo collegati a un moderno grande aerogeneratore.

• Controllare l'orientamento delle pale dell'aerogeneratore.

• Controllare l'orientamento della faccia dell'aerogeneratore.

L'orientamento delle pale dell'aerogeneratore è governato dal mozzo di base delle pale. Le pale sono attaccate al mozzo centrale con l'aiuto di un dispositivo rotante attraverso ingranaggi e un piccolo motore elettrico o un sistema idraulico rotativo. Il sistema può essere controllato elettricamente o meccanicamente a seconda del suo design. Le pale vengono inclinate in base alla velocità del vento. La tecnica è chiamata controllo del passo. Fornisce l'orientamento ottimale delle pale dell'aerogeneratore lungo la direzione del vento per ottenere la massima potenza eolica.

L'orientamento della nacelle o dell'intero corpo dell'aerogeneratore può seguire la direzione del vento cambiante per massimizzare l'energia meccanica ricavata dal vento. La direzione e la velocità del vento sono rilevate da un anemometro (dispositivo automatico di misurazione della velocità) con vele del vento attaccate alla parte superiore posteriore della nacelle. Il segnale viene inviato a un sistema di controllo basato su microprocessore che governa il motore di yaw, che ruota l'intera nacelle con un dispositivo di ingranaggi per far fronte all'aerogeneratore lungo la direzione del vento.
Un diagramma a blocchi interno di un aerogeneratore