Un aereo ha le ali con il profilo aerodinamico del tipo riportato al lato. Il flusso d'aria che investe il profilo vedrà i suoi filetti divergere all'estradosso e convergere all'intradosso. L'effetto di tale divergenza causa una sovrapressione dal basso e una depressione dall'alto. Il tutto permette dunque la sospensione del profilo e quindi dell'aereo.

A seconda delle caratteristiche del profilo, la capacità di acquisire "sostentazione" sarà più o meno elevata. In particolare, all'assottigliarsi e all'allungarsi, l'effetto (efficienza del profilo) aumenta.

Passiamo ora a quello che più ci interessa: l'aerogeneratore. Tale macchina presenta pale con profili aerodinamici pari a quelli usati in aeronautica. A seconda dell'ampiezza del rotore, della densità dell'area, della velocità del vento e dell'efficienza della macchina (Cp), abbiamo un valore di potenza. La corrispondenza tra velocità del vento e potenza della macchina sono riportati nella curva della potenza, caratteristica di ogni aerogeneratore.

Come si può vedere dalla figura quì sopra, gli ultimi modelli di aeroturbine montano un sistema di Pitch Controll (variazione angolo di passo) che permette di mantenere costante la potenza ottenuta a partire dalla velocità di vento nominale fino a quella di fermata. Il vecchio sistema Stall Controll è ormai in disuso, a causa delle forti vibrazioni indotte e del rumore, causato dalla rottura del profilo investito dall'area, in punta di pala.

Dopo questa breve introduzione, passo ad illustrare le modalità con le quali avviene la rotazione vera e propria.

Significativa è la figura quì al lato dove si può apprezzare l'angolo di attacco ( alfa ) e l'angolo di passo ( teta ). L'angolo di attacco è dato dalla velocità risultante incidente e dalla corda del profilo, mentre l'angolo di passo è quello formato dal piano di rotazione del rotore con la corda del profilo. Ricordo che la sezione del profilo cambia sezione per sezione. Vedremo più in là il perchè.

La velocità di impatto sul rotore non sarà quella del vento ma quella che un punto solidale alla pala vede giungere. Sarà dunque una velocità relativa, somma della velocità del vento e della velocità tangenziale con la quale sta ruotando il rotore.

Per dare una idea, osserviamo la bandierina blu solidale con la bicicletta, quì sotto. La bici si muove in avanti, mentre il vento giunge da destra. La risultante delle due forze sarà quella che muoverà la bandiera, ovvero quella che sentirà il ciclista.

La componente LIFT permetterà la rotazione (F. di sostentazione) mentre la componente DRAG (F. resistiva) si opporrà. Quando L sarà maggiore di R, il profilo si porrà in movimento!

Ora che abbiamo capito il perchè della rotazione, con semplici cenni di aerodinamica, passiamo ad affrontare, in modo deduttivo, un altro aspetto. Perchè il profilo delle pale cambia man mano che ci allontaniamo dal Mozzo?

Osserviamo le immagini quì sopra riportate. I nastri giallo hanno un angolo di inclinazione diversa da quelli rossi! Perchè? Ricordiamo la bandierina solidale alla bici... ebbene, in punta di pala la forza tangenziale dovuta alla rotazione, ha un modulo maggiore ( omega * r ) rispetto a quella relativa alla sezione dove è attaccato il nastro giallo, per cui, la velocità relativa (velocità del vento incidente più velocità tangenziale) è diversa sezione per sezione. Se è diversa la velocità relativa, ovvero la velocità utile per il rotore, anche la sezione dovrà variare, al fine di mantenere costante l'angolo d'attacco. Così facendo la forza di sostentazione sarà distribuita lungo la pale ma più concentrata verso il mozzo. E' quì infatti che le pale presentano sezione più larga, di modo da sfruttare al massimo questa distribuzione.

Con questa distribuzione del profilo si mantiene costante l'angolo d'attacco e quindi controllare gli effetti aerodinamici su una sezione, equivale a controllare le altre: Pitch Controll.

Un'ultima curiosità prima di lasciare il campo ai pensieri... conoscete le modalità di freno di una aeroturbina?

Beh, ve lo racconto. E' diceria comune che i freni siano disposti in gondola, sull'asse veloce, tra moltiplicatrice e generatore, e che con questi si provveda a frenare l'aeroturbina... in realtà non è così. Innanzi tutto, perchè frenare? Ogni aeroturbina, a seconda della classe di appartenenza, è in grado di resistere ad un vento massimo (la classe I è la più resistente ma anche quella che ha rotore più piccolo!), oltre il quale gli effetti di vibrazione possono far collassare la torre o anche piegare le pale fino a toccare la torre con danni irrimediabili. Bisogna dunque evitare che venga superato tale limite. Il sistema di controllo provvede a questo, procedendo con una perdita iniziale di velocità, per effetto aerodinamico, ed una di tipo attivo, con rotazione della gondola in modo da disporre l'asse della turbina, perpendicolare alla direzione del vento. Disposta la turbina in tale posizione, si aspetta che lo stop totale avvenga per perdita progressiva di inerzia. La perdita aerodinamica si ottiene aumentando l'angolo di passo fino ad innescare un moto turbolento e quindi caratterizzato da elevate perdite. Non possiamo però disporre le pale a 90° perchè in tale posizione il momento alla base della torre sarebbe troppo elevato.

Il freno si utilizza solo e soltanto in caso di manutenzione meccanica.

Con questo ho finito... almeno per ora. Se volete saperne di più scrivete pure. Vi risponderò presto.

In più nella pagina delle FAQ e del Glossario, trovate ulteriori informazioni.