Efficienza della turbina: cosa devi sapere?
Il punto di possedere e gestire un impianto eolico di dimensioni domestiche è generare elettricità per qualsiasi motivo, sia per uso domestico, profitto o generazione per scopi industriali. La produzione complessiva di elettricità di un sistema eolico dipende da molti fattori diversi, molti dei quali possono essere influenzati da fattori interni ed esterni del sistema stesso o da dove è posizionato il sistema. Vale a dire, non importa solo quale potenza ha la tua turbina, ma quanto è efficiente quella turbina nell'estrarre l'energia dal vento e convertirla in energia elettrica nel punto di consumo. Ad esempio, un generatore da 5kW in una turbina potrebbe, a causa di inefficienze del sistema, generare solo 500W di potenza a causa di perdite di energia nel sistema se gestito in modo improprio. È quindi importante caratterizzare e comprendere le diverse cause di inefficienza e come potrebbero essere combattute.
Come ottenere il massimo dal vento
Inizieremo dalla prospettiva del vento e lavoreremo attraverso ciascuna delle inefficienze fino ad arrivare all'elettricità utilizzata per caricare le batterie della tua casa. Sfortunatamente non puoi controllare cosa sta facendo il vento in ogni momento, quindi sfortunatamente non possiamo fare molto per le sue condizioni. Vale la pena notare, tuttavia, che, generalmente, più il flusso del vento è laminare (nome scientifico per un flusso d'aria regolare) maggiore è l'efficienza della conversione dell'energia cinetica del vento nell'energia cinetica rotazionale del pale di turbine eoliche.
Il flusso turbolento è l'opposto. Questo è quando l'aria è caotica e turbina intorno all'imprevedibilità. I punti locali all'interno del flusso del vento possono spingere il vento all'indietro o lateralmente causando forze incoerenti applicate alle pale della turbina. Il controllo limitato che hai sul vento che interagisce con la tua turbina è il modo in cui l'ambiente intorno alla turbina influisce sulle condizioni del flusso. Ostruzioni al flusso come alberi, edifici o altre turbine eoliche causeranno un aumento del flusso turbolento che raggiunge la turbina. Quindi, quando installi la tua turbina dovresti provare a metterla in una bella area aperta con ostruzioni minime nelle vicinanze.
Vale anche la pena guardare la velocità del vento a cui sarà soggetta la tua turbina in diverse posizioni di installazione poiché può variare. Il punto principale che dovresti considerare è l'altezza della tua turbina. Più in alto è installata la turbina, generalmente maggiori sono le velocità del vento. Questo perché quando il vento interagisce con il suolo rallenta, rallentando l'aria appena sopra di essa, quindi quell'aria rallenta l'aria sopra di essa ecc... fino a tornare al flusso illimitato dove il vento scorre a piena velocità. Questo fenomeno è chiamato strato limite in fluidodinamica: uno strato di flusso vicino a un confine (aria-terra) che ha un gradiente di velocità attraverso la sua altezza.
Solleva o trascina
La seconda e piuttosto importante inefficienza quando si parla di impianti eolici è il limite teorico alla quantità di potenza che può essere estratta dal vento da una data pala di turbina. Ciò dipende principalmente dalla forma della pala utilizzata per raccogliere l'energia eolica. Esistono diversi modelli popolari di pale delle turbine, TESUP in particolare impiega pale del tipo a sollevamento e del tipo a trascinamento nei loro progetti.
Un esempio di pala di tipo lift può essere visto sulla turbina Magnum 5. La lama è sagomata in un modo noto come un profilo aerodinamico. Questa è la forma di un'ala di un aereo se si guarda la sua sezione trasversale. Questa forma produce portanza quando il vento passa sulla sua superficie esattamente nello stesso modo di un'ala di aereo. Un buon esempio di turbina a trascinamento è una turbina TESUP AtlasX. Questo tipo di turbina ha una pala a forma di "C" e fa affidamento sul vento per "spingere" direttamente le pale della turbina per farle girare.
Il massimo teorico per le turbine del tipo a sollevamento si aggira intorno al 40% e so che potrebbe sembrare basso a prima vista, ma l'efficienza massima di qualsiasi turbina è solo del 45%! Quindi davvero non è affatto male! Le turbine del tipo a trascinamento tendono ad avere un'efficienza inferiore in generale. Ciò è dovuto principalmente alla costruzione della turbina. Poiché due pale (una su ciascun lato della turbina) vengono spinte dal vento in qualsiasi momento, una delle pale lavora contro la rotazione della turbina (che rude!) La forma a C della pala assicura una maggiore superficie della pala è esposto al vento e quindi una delle pale cattura più vento e viene spinta più forte, generando rotazione.
Potresti pensare oh, è spazzatura, bassa efficienza? Riceverò a malapena potenza dalla mia turbina TESUP! Ma non preoccuparti, c'è un compromesso, e per di più ottimo! Le turbine del tipo a trascinamento hanno una velocità di avvio inferiore e quindi girano più spesso delle turbine del tipo a sollevamento, proprio come la tartaruga e la lepre della generazione di energia! TESUP lavora duramente per far sì che le proprie turbine abbiano efficienze più elevate progettando attentamente le loro pale. Basta guardare le lame riprogettate dell'AtlasX! Non solo hanno migliorato l'efficienza della turbina e aumentato il bacino di raccolta del vento, ma hanno anche un bell'aspetto!
La necessità di buoni componenti nel tuo sistema operativo
L'ultimo ostacolo tra il vento e la produzione di elettricità sono le inefficienze elettriche. Questi possono e si verificheranno in tutti i componenti elettrici, sia esso il generatore elettrico nella turbina o il filo più piccolo del sistema. Purtroppo i componenti elettrici hanno la tendenza a sprecare elettricità attraverso la generazione di energia termica (pensa a quando hai toccato il caricabatterie del telefono ed era caldo dopo aver caricato un telefono). Ogni passaggio necessario in un sistema di turbine eoliche per generare, trasmettere e immagazzinare energia elettrica conterrà intrinsecamente alcune perdite. Ovviamente queste perdite possono essere ridotte!
Il modo migliore per ottenere questo aumento dell'efficienza elettronica a basso costo è acquistare componenti elettronici di buona qualità per il tuo sistema. TESUP può fornire regolatori di carica, inverter di potenza e sistemi di cablaggio adatti e progettati specificamente per le turbine TESUP. L'acquisto di uno o tutti questi sistemi per completare il tuo sistema di generazione di energia basato su una turbina eolica è un buon modo per ridurre le perdite nel tuo sistema e, in definitiva, generare più energia in generale!
TESUP spera che questa piccola guida ad alcune inefficienze che potresti incontrare sia stata utile! Spero che ora tu sia un po' più informato sui sistemi di turbine eoliche e su quanto siano interessanti!