Progetto preliminare di un aerogeneratore da 7.5 MW

In the present work the preliminary design of a 7.5 MW wind turbine and its 70.5 meters blade is shown. The turbine is designed in partnership with the italian company Leitwind Spa. In the first phase of the thesis program, carried out at the Leitwind Research and Development center, the multibody model of the entire turbine was made. Later, at the Department of Aerospace Science and Technology of the Politecnico di Milano, was conducted the study design and optimization of the blade. This paper covers all the fundamentals steps of a wind turbine, concentrating especially on the optimisation of the blade's structure. The thicknesses of the internal components of the blade's structure were determined through the use of the aeroelastic optimization software Cp-Max. The final verification of the finite element model of the blade has allowed to validate the work performed. The analysis and simulations run show that the wind turbine and the blade so far designed can reach all the prescribed initial design requirements and are able to support and transfer all the loads predicted in accordance with the international regulations.

Questo lavoro di tesi riguarda la progettazione preliminare di un aerogeneratore di grande taglia, con potenza nominale di 7.5 MW e 145 metri di diametro del rotore. Il lavoro, sviluppato in collaborazione con l'azienda Leitwind Spa, ha riguardato una prima fase, svolta presso il centro Ricerca e Sviluppo di Leitwind, in cui è stato realizzato il modello multicorpo dell'intera turbina, basandosi su dimensionamenti preliminari. Successivamente presso il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano è stato condotto lo studio di progettazione e ottimizzazione della pala. Note le caratteristiche dell'intera turbina, e fissata l'aerodinamica della pala, è stata progettata e ottimizzata la struttura interna della pala tramite l'utilizzo del software di ottimizzazione aeroelastica Cp-Max. Il risultato è la creazione di un modello di una turbina di taglia multimegawatt insieme alla progettazione della pala. Le analisi e simulazioni condotte mostrano come la turbina e la pala così progettate permettono di raggiungere tutti gli obiettivi fissati in partenza e sono in grado di sopportare e trasferire tutti i carichi ultimi e a fatica calcolati in accordo alle normative internazionali. La verifica finale del modello a elementi finiti della pala ha permesso di convalidare il lavoro eseguito. Alla fine dell'elaborato vengono presentati i risultati ottenuti, riportando i margini di miglioramento e i possibili sviluppi futuri.