Progettazione di un microgeneratore eolico con diffusore flangiato

Nel panorama energetico attuale le energie rinnovabili si stanno prepotentemente affermando, nonostante i limiti dovuti dall'aleorietà ed intermittenza della fonte, come efficace strumento per ripondere al fabbisogno della società. In particolare il trend attuale di valorizzazione ed incentivazione di tali fonti ha il duplice effetto di spingere gli utenti ad investire nelle tecnologie di generazione distribuita, e motivare i costruttori ad offrire prodotti sempre più competitivi sia dal punto di vista energetico, sia economico. Il lavoro di tesi svolto sviluppa lo studio progettuale di una microturbina eolica alla quale è applicato un diffusore flangiato. Attraverso il ricorso a tale soluzione tecnologica è stato possibile superare il Cp_{Betz}=\frac{16}{27} , e di raggiungere valori prossimi all'unità. La vena fluida infatti non sono non diverge nei pressi della zona di impatto delle pale, ma viene accellerata a causa della depressione formatasi grazie all'utilizzo del diffusore. Lo studio e la progettazione si sono svolte in ambito aziendale, mediante strumenti utilizzabili in una realtà industriale non necessariamente specializzata nel settore dell'aerogenerazione, con il preciso intento di fornire un prodotto competitivo dal punto di vista delle prestazioni, del costo, e delle dimensioni. Particolare penalizzante per i micro/mini generatori eolici sono infatti la sensibile dimensione del rotore e l'altezza non trascurabile alla quale deve essere posizionato. Le dimensioni del rotore di una turbina con diffusore flangiato, a parità di potenza installata, sono ridotte di circa il 50%. Lo studio compiuto si sviluppa in 5 fondamentali punti: un'analisi iniziale del problema, compiuta attraverso i numerevoli articoli presenti in letteratura, e volta alla comprensione dei processi fluidodinamici presenti; successivamente, attraverso valutazioni di carattere economico e con un costante confronto con i modelli di turbina tradizionali si è giunti alla definizione della taglia e delle dimensioni della macchina. Il passo successivo è stato studiare, costruendo un modello in Fluent, le diverse conformazioni possibili dell'insieme turbina-diffusore-flangia. Risultato di quest'analisi sono state 2 geometrie presentanti le migliori caratteristiche prestazionali, economiche e di ingombro. Si è poi passato a definire le componenti di potenza, attraverso la caratterizzazione di un generatore coppia, ed infine è stata compiuta un'analisi più dettagliata sul rotore per definirne precisamente le caratteristiche. Per ottimizzare il prodotto dal punto di vista economico, tra le scelte progettuali compiute sono state fatte quelle di non utilizzare moltiplicatori di giri tra il rotore e il generatore, ed escludere la possibilità della regolazione del calettamento. Inevitabilmente queste soluzioni penalizzano la macchina, ma ne garantiscono l'affidabilità ed la competitività sul mercato. Il risultato ottenuto è stato un generatore eolico dalle ridotte dimensioni, ma capace di sfruttrare anche venti con velocità molto basse, e dal costo contenuto.