ITTE20100001A1 - Turbina eolica carenata - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Le tradizionali turbine eoliche ad asse di rotazione perpendicolare alla direzione del vento si caratterizzano per semplicità costruttiva rispetto a quelle ad asse parallelo. Tuttavia il loro basso rendimento le penalizza.

La presente invenzione va nella direzione di un aumento dei rendimento, senza che sia compromessa la semplicità di costruzione, né quella di funzionamento.

Nelle tradizionali turbine eoliche ad asse perpendicolare, durante il normale funzionamento si individuano una parte propulsiva (formata dagli elementi la cui risultante delle forze aerodinamiche crea un momento concorde con il senso di rotazione della turbina) ed una parte resistente (formata dagli elementi la cui risultante delle forze aerodinamiche crea un momento discorde con il senso di rotazione della turbina). La parte propulsiva tende a far girare, quindi, la turbina nel senso desiderato, mentre la parte resistente si oppone a questa rotazione.

Negli ultimi anni gli sforzi ingegneristici si sono concentrati nel garantire agli elementi stessi una forma tale da massimizzare la forza propulsiva e diminuire quella resistente, spesso sacrificando la semplicità costruttiva.

La presente invenzione introduce un ulteriore elemento chiamato †̃Carena ovvero profilo alare†costituito da una porzione di profilo alare (2).

La carena ovvero il profilo alare lascia scoperta la parte propulsiva, mentre avvolge la parte resistente del rotore (1). Ciò fa si che il vento che investe il rotore (1) agisce direttamente sulla parte propulsiva, ma non sulla parte resistente.

La carena ovvero il profilo alare sostiene il rotore superiormente ed inferiormente, ciò fa si che il rotore sia molto più leggero rispetto ai normali rotori delle turbine ad asse verticale esistenti sul mercato che sono sostenuti da una ralla inferiore. Il peso ridotto del rotore permette il suo avviamento per ridottissime velocità del vento.

Di conseguenza, a parità di dimensioni e di velocità del vento la coppia generata da una turbina eolica carenata attraverso un profilo alare che si dispone di un certo angolo rispetto alla direzione del vento à ̈ maggiore della coppia generata da una turbina senza carena, perché à ̈ diminuita la sua resistenza alla rotazione.

Essendo libera di ruotare attorno allo stesso asse di rotazione della turbina, ed avendo una forma di profilo aerodinamico, la carena ovvero il profilo alare, sottoposto all'azione del vento si dispone autonomamente secondo la sua configurazione di minima resistenza ossia secondo un angolo rispetto alla direzione del vento, in virtù di tale angolo, la geometria del profilo alare (2) à ̈ tale da convogliare una parte aggiuntiva di flusso di aria rispetto a quella che, in assenza del profilo alare (2), investirebbe le parti rotanti del rotore (1) che, nel moto di rotazione, hanno una componente di velocità concorde alla direzione del vento (5). Inoltre suddetta rotazione consente alla parte resistente della turbina di essere sempre coperta dal profilo alare qualunque sia la direzione del vento.

Il profilo alare à ̈ dotato di aperture (3) Fig. 2 che permettono all'aria che si trova all'interno della carena stessa di defluire. Ciò costituisce un ulteriore intervento volto alla diminuzione della resistenza alla rotazione dei rotore.

La turbina ha un freno aereodinamico (4) che si attiva ad eccessive velocità del vento, Il freno aerodinamico (4), secondo la rivendicazione 1 , à ̈ composto da una paratia libera di ruotare secondo un asse perpendicolare all'asse di rotazione del rotore (1). La paratia à ̈ dotata di un contrappeso (8). Sottoposta all'azione del vento la paratia tende a ruotare verso l'alto, di fatto sollevandosi solo per elevate velocità del vento vincendo la forza di gravità del contrappeso (8), il che genera una forza di resistenza aerodinamica che permette la rotazione della carena ovvero del profilo alare nella stessa direzione del senso di rotazione del rotore (1).

Il sistema di frenatura aerodinamico permette il funzionamento della turbina anche per venti superiori rispetto a quelli di progetto poiché la rotazione della carena permette di parzializzare la portata d'aria agente sulla parte attiva della turbina.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Turbina eolica carenata composta da: a. un rotore ad asse verticale (1); b. una carena ovvero una porzione di profilo alare (2) che funge da struttura portante del rotore il quale essendo sostenuto sia inferiormente che superiormente da una struttura portante risulta molto leggero. c. un freno aerodinamico (4) ad apertura automatica per elevate velocità del vento. caratterizzata dal fatto che: d. La carena ovvero il profilo alare (2) à ̈ libero di ruotare intorno ad un asse coincidente con l'asse di rotazione del rotore (1); e. la coda (6) à ̈ un elemento rigidamente vincolato al profilo alare (2) ed à ̈ simmetrico rispetto al piano di taglio della carena ovvero del profilo alare(2), e due delle sue dimensioni (quelle parallele al piano di taglio del profilo alare (2) sono predominanti rispetto alle terza; 2. Turbina eolica carenata, come da rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che la coda (6), sottoposta all'azione del vento, à ̈ tale da dispone il profilo alare secondo un angolo rispetto alla direzione del vento in modo che il vento non agisca direttamente sulle parti rotanti del rotore (1) che, nel moto di rotazione, hanno una componente di velocità opposta alla direzione del vento (5). In virtù di tale angolo, la geometrìa del profilo alare (2) à ̈ tale da convogliare una parte aggiuntiva di flusso di aria rispetto a quella che, in assenza del profilo alare (2), investirebbe le parti rotanti del rotore (1) che, nel moto di rotazione, hanno una componente di velocità concorde alla direzione del vento (5). 3. Turbina eolica carenata, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la carena ovvero il profilo alare (2) à ̈ dotata di aperture (3) che agevolano il deflusso dell'ari che si trova all'Interno del profilo alare e che non copre le parti rotanti del rotore (1) che, nel moto di rotazione hanno una componente concorde con la direzione del vento, e quindi permette al vento di agire su di esse. 4. Turbina eolica carenata, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il freno aerodinamico (4) à ̈ composto da una paratia libera di ruotare secondo un asse perpendicolare a quello di rotazione del rotore (1) e che la paratia à ̈ dotata di un contrappeso (8). Detta paratia, sottoposta all'azione del vento tende a ruotare verso l'alto, sollevandosi solo per elevate velocità del vento vincendo la forza di gravità del contrappeso (8), generando una forza di resistenza aerodinamica che permette la rotazione del profilo alare nella stessa direzione al senso di rotazione del rotore (1) in modo da parzializzare la portata d’aria agente sulla parte attiva della turbina.