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Studio del comportamento di un aerogeneratore su supporto galleggiante

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Studio del comportamento di un aerogeneratore su supporto galleggiante

galleggiante Gabriele Botta*, Ettore Lembo*, Laura Serri*, Silvano Viani* 10° Convegno Nazionale di Ingegneria del vento IN-VENTO 2008 Acacia Hotel Resort Cefalù, Palermo 8-11 Giugno 2008 * CESI RICERCA La produzione di energia elettrica da fonte eolica ha subito un forte impulso negli ultimi anni in tutto il mondo, ed è destinata a crescere a ritmi ancora più sostenuti in un prossimo futuro. Una parte di tale energia, sempre più consistente, é prodotta da impianti che sfruttano la risorsa eolica offshore, vale a dire quella presente in aree marine. In generale questi impianti sono situati in zone dei mari del nord Europa con elevata ventosità e con bassa profondità (attualmente fino 30 m ed in prospettiva fino a 60 m), che consente di impostare le fondazioni delle strutture di sostegno degli aerogeneratori direttamente sul fondale marino. Nel caso di zone con elevata ventosità ma profondità del mare maggiore – particolarmente abbondanti al largo della Sardegna, Sicilia e Puglia – è invece previsto, sulla base di considerazioni tecniche ed economiche, di installare gli aerogeneratori su strutture di sostegno galleggianti. A tutt’oggi questa tecnologia è ancora in fase di studio, e riveste grande interesse a livello mondiale, in quanto attorno a molti Stati sono presenti estese aree con elevata ventosità e con mare profondo. Per la stabilizzazione della piattaforma galleggiante e per il suo vincolo al fondo del mare è possibile utilizzare diversi concetti, ripresi dal settore delle piattaforme petrolifere offshore. Nel presente articolo viene descritto uno studio effettuato considerando la struttura galleggiante rappresentata nella figura 1, formata da un lungo cilindro in calcestruzzo completamente sommerso che sostiene un aerogeneratore tripala di grande taglia. Figura 1. Struttura galleggiante per il sostengo degli aerogeneratori esaminata nello studio.

Tale struttura galleggiante è fondamentalmente sottoposta alle azioni del vento, del moto ondoso e della corrente marina. In particolare l’azione prevalente è quella del vento in quanto l’aerogeneratore viene installato in zone particolarmente ventose, la superficie spazzata dalle sue pale è elevata e le stesse pale sono disposte a notevole altezza dal livello del mare. La struttura in oggetto viene esaminata sia staticamente, tramite programmi di calcolo utilizzati per strutture galleggianti, che dinamicamente mediante un codice di simulazione dedicato, attualmente in fase di sviluppo. Nel primo caso – “statico” – vengono dapprima valutati gli spostamenti e le rotazioni della struttura galleggiante prodotti dalla spinta del vento sull’aerogeneratore e sulla sua struttura di sostegno. Successivamente sulla struttura “spostata e ruotata” vengono applicate le azioni prodotte dal moto ondoso e dalla corrente marina. Nel secondo caso – “dinamico” – viene valutata, con programmi di calcolo appositamente sviluppati ed ora in fase di messa a punto, la risposta dell’aerogeneratore e della struttura galleggiante, schematizzati come un sistema con i seguenti 8 gradi di libertà: 3 spostamenti e 3 rotazioni della struttura galleggiante, 1 rotazione delle pale attorno al mozzo dell’aerogeneratore, 1 rotazione dell’aerogeneratore attorno all’asse della sua torre. In questo caso vengono pure considerate le azioni del vento, del moto ondoso e della corrente marina, simulando però l’aerogeneratore in modo più complesso e più aderente alla realtà. In particolare vengono considerati anche gli effetti dovuti alla presenza del generatore elettrico, alla variazione dell’incidenza del passo delle pale, alle caratteristiche del sistema di controllo dell’aerogeneratore.

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