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I mulini a vento hanno aiutato l'uomo a convertire l'energia contenuta nel vento in molte altre forme utili negli ultimi 2000 anni.
Le turbine oliche di oggi sono in grado di convertire una grande quantità di energia del vento in elettricità, cioè dovuto alle pale sviluppate utilizzando analisi aerodinamica all'avanguardia e ad altre apparecchiature che ne migliorano le prestazioni.
In questo video esploreremo questi diversi insiemi di tecnologie in modo semplice ma scientifico.
Per prima cosa, analizziamo il suo funzionamento di base. Se il vento che soffia riesce a far girare l'ala, riceveremo elettricità dal generatore che è collegato a essa.
Tuttavia, come fa il vento a far girare l'ala?
Diamo un'occhiata da vicino alla pala. La pala possiede numerose sezioni trasversali di profili alari (air foil) di diverse dimensioni e forme, dalla radice alla punta. La semplice tecnologia del profilo allare fa sì che la pala della turbina eolica ruoti. Ciò significa che viene generata una forza di portanza quando un fluido scorre sopra un profilo allare. In questo modo, la turbina eolica ottiene la rotazione di base che siamo abituati a vedere.
Proprio come in un treno in movimento, percepisci fenomeni in modo relativo. Anche la palla in movimento di una turbina eolica sperimenta il vento in modo relativo.
Per la palla in movimento, la velocità del vento relativa è quella mostrata. Pertanto, la palla della turbina eolica è posizionata in modo inclinato per allinearsi con la velocità del vento relativa.
Poiché la velocità della pala aumenta verso la punta, la velocità del vento relativa diventa più inclinata verso l'estremità.
Ciò significa che viene data una torsione continua alla pala, dalla radice alla punta.
Tuttavia, questa rotazione non può essere collegata direttamente a un generatore, perché le palle delle turbine eoliche tipicamente ruotano un basso numero di giri al minuto a causa dei problemi di rumore e resistenza meccanica. Considerando questa rotazione a bassa velocità, non possiamo produrre una frequenza elettrica significativa dal generatore. Pertanto, prima di collegarlo al generatore, la velocità viene aumentata mediante un riduttore di velocità (gearbox).
Il riduttore utilizza un sistema di ingranaggi planetari per ottenere un elevato rapporto di velocità.
Un freno è anch'esso situato nella navicella (Nassell). La funzione del freno è quella di arrestare la rotazione delle palle in condizioni di vento eccessivamente forte.
Di conseguenza, l'elettricità prodotta viene trasferita attraverso i cavi fino alla base, dove è collocato un trasformatore elevatore (Stepup Transformer).
Le turbine oliche di oggi sono in grado di convertire una grande quantità di energia del vento in elettricità, cioè dovuto alle pale sviluppate utilizzando analisi aerodinamica all'avanguardia e ad altre apparecchiature che ne migliorano le prestazioni.
In questo video esploreremo questi diversi insiemi di tecnologie in modo semplice ma scientifico.
Per prima cosa, analizziamo il suo funzionamento di base. Se il vento che soffia riesce a far girare l'ala, riceveremo elettricità dal generatore che è collegato a essa.
Tuttavia, come fa il vento a far girare l'ala?
Diamo un'occhiata da vicino alla pala. La pala possiede numerose sezioni trasversali di profili alari (air foil) di diverse dimensioni e forme, dalla radice alla punta. La semplice tecnologia del profilo allare fa sì che la pala della turbina eolica ruoti. Ciò significa che viene generata una forza di portanza quando un fluido scorre sopra un profilo allare. In questo modo, la turbina eolica ottiene la rotazione di base che siamo abituati a vedere.
Proprio come in un treno in movimento, percepisci fenomeni in modo relativo. Anche la palla in movimento di una turbina eolica sperimenta il vento in modo relativo.
Per la palla in movimento, la velocità del vento relativa è quella mostrata. Pertanto, la palla della turbina eolica è posizionata in modo inclinato per allinearsi con la velocità del vento relativa.
Poiché la velocità della pala aumenta verso la punta, la velocità del vento relativa diventa più inclinata verso l'estremità.
Ciò significa che viene data una torsione continua alla pala, dalla radice alla punta.
Tuttavia, questa rotazione non può essere collegata direttamente a un generatore, perché le palle delle turbine eoliche tipicamente ruotano un basso numero di giri al minuto a causa dei problemi di rumore e resistenza meccanica. Considerando questa rotazione a bassa velocità, non possiamo produrre una frequenza elettrica significativa dal generatore. Pertanto, prima di collegarlo al generatore, la velocità viene aumentata mediante un riduttore di velocità (gearbox).
Il riduttore utilizza un sistema di ingranaggi planetari per ottenere un elevato rapporto di velocità.
Un freno è anch'esso situato nella navicella (Nassell). La funzione del freno è quella di arrestare la rotazione delle palle in condizioni di vento eccessivamente forte.
Di conseguenza, l'elettricità prodotta viene trasferita attraverso i cavi fino alla base, dove è collocato un trasformatore elevatore (Stepup Transformer).
Le turbine eoliche devono essere orientate normalmente rispetto alla direzione del vento per ottenere la massima estrazione di potenza. Tuttavia, la direzione del vento può cambiare in qualsiasi momento.
Un sensore di velocità posizionato sulla parte superiore della navicella misura la velocità e la direzione del vento.
La deviazione nella direzione del vento viene inviata a un controllore elettronico che a sua volta invia un segnale appropriato al meccanismo di imbardata per correggere l'errore.
È possibile vedere come i motori di imbardata ruotino la navicella.
In questo modo, la turbina eolica sarà sempre allineata con la direzione del vento.
A seconda della velocità del vento, cambia anche l'angolo di velocità relativa del vento.
Un meccanismo di inclinazione delle pale inclina le pale e garantisce un corretto allineamento con la velocità relativa.
Così, le pale sono sempre all'angolo di attacco ottimale rispetto al flusso d'aria relativo.
L'efficienza di una turbina eolica è un argomento davvero interessante.
Per comprendere bene l'efficienza di una turbina eolica, supponiamo di misurare la velocità del vento a monte e a valle di una turbina. Si può notare che la velocità del vento a valle è molto inferiore rispetto a quella a monte. Ciò accade perché le pale assorbono parte dell'energia cinetica del vento. La stessa quantità di energia viene convertita in potenza meccanica della turbina eolica.
È interessante notare che una turbina eolica assorbirebbe il 100% dell'energia cinetica disponibile solo se la velocità del vento a valle diventasse zero. Tuttavia, una velocità del vento nulla a valle è una condizione fisicamente impossibile. Questa animazione mostra chiaramente questo fatto. Una velocità zero a valle significa semplicemente che l'intero flusso è bloccato. Questa realtà fisica del flusso richiede una certa velocità residua del vento in uscita.
Ciò significa che esiste un limite teorico massimo di efficienza che una turbina eolica può raggiungere. Questo limite è noto come limite di Bzs. In sostanza, significa che nessuna turbina eolica al mondo può mai superare il limite di efficienza del 59,3%.
Speriamo che ora abbiate sviluppato una buona comprensione del funzionamento delle turbine eoliche. Grazie.
Se questo video ti è stato utile, faccelo sapere lasciando un like e un commento. Inoltre, puoi condividerlo e non dimenticarti di iscriverti al nostro canale. Ti consigliamo di visitare il nostro sito jazzcompany.com per conoscere i nostri prossimi progetti.
Un sensore di velocità posizionato sulla parte superiore della navicella misura la velocità e la direzione del vento.
La deviazione nella direzione del vento viene inviata a un controllore elettronico che a sua volta invia un segnale appropriato al meccanismo di imbardata per correggere l'errore.
È possibile vedere come i motori di imbardata ruotino la navicella.
In questo modo, la turbina eolica sarà sempre allineata con la direzione del vento.
A seconda della velocità del vento, cambia anche l'angolo di velocità relativa del vento.
Un meccanismo di inclinazione delle pale inclina le pale e garantisce un corretto allineamento con la velocità relativa.
Così, le pale sono sempre all'angolo di attacco ottimale rispetto al flusso d'aria relativo.
L'efficienza di una turbina eolica è un argomento davvero interessante.
Per comprendere bene l'efficienza di una turbina eolica, supponiamo di misurare la velocità del vento a monte e a valle di una turbina. Si può notare che la velocità del vento a valle è molto inferiore rispetto a quella a monte. Ciò accade perché le pale assorbono parte dell'energia cinetica del vento. La stessa quantità di energia viene convertita in potenza meccanica della turbina eolica.
È interessante notare che una turbina eolica assorbirebbe il 100% dell'energia cinetica disponibile solo se la velocità del vento a valle diventasse zero. Tuttavia, una velocità del vento nulla a valle è una condizione fisicamente impossibile. Questa animazione mostra chiaramente questo fatto. Una velocità zero a valle significa semplicemente che l'intero flusso è bloccato. Questa realtà fisica del flusso richiede una certa velocità residua del vento in uscita.
Ciò significa che esiste un limite teorico massimo di efficienza che una turbina eolica può raggiungere. Questo limite è noto come limite di Bzs. In sostanza, significa che nessuna turbina eolica al mondo può mai superare il limite di efficienza del 59,3%.
Speriamo che ora abbiate sviluppato una buona comprensione del funzionamento delle turbine eoliche. Grazie.
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