Juls ha chiesto in Matematica e scienzeFisica · 6 anni fa

Legge di Betz?

Qualcuno sa spoegarmi che cos'è la legge di Betz? O come si applica?

Grazie in anticipo.

1 risposta

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  • 6 anni fa
    Risposta preferita

    L'efficienza massima di un impianto eolico può essere calcolata utilizzando la Legge di Betz, che mostra come l'energia massima che un generatore qualunque (ad esempio una pala eolica) sia il 59,3% di quella posseduta dal vento che gli passa attraverso. Tale efficienza è molto difficile da raggiungere, e un aerogeneratore con un'efficienza compresa tra il 40% al 50% viene considerato ottimo.

    Generatori eolici

    Generatori eolici ad asse orizzontale situati nel comune di Varese Ligure (SP) che producono 3 GWh all'anno.

    Generatori eolici ad asse orizzontale situati nel comune di Varese Ligure (SP) che producono 3 GWh all'anno.

    I generatori eolici nell'arco degli ultimi 20 anni hanno migliorato drasticamente rendimento, dimensioni e costi e continuano a farlo: ecco perché i numeri dati in seguito sono da ritenersi provvisori. Tali generatori sono riusciti a passare da una produzione di pochi chilowatt di potenza, a punte di 3 Megawatt per i più efficienti e una produzione tipica del mercato attuale di 1,5 MW, con una velocità del vento di 3-4 m/s. Considerando che la massima potenza erogata alle utenze domestiche è di 3 chilowatt, una pala è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico di circa 1000 utenze domestiche, corrispondenti 4000-4500 persone (considerando 4 abitanti medi per nucleo familiare) e alle dimensioni medie di un comune italiano. Questi standard sono raggiunti sia da aerogeneratori orizzontali che verticali.

    Un generatore sia ad asse verticale che orizzontale richiede una velocità minima del vento di 3-5 metri/sec ed eroga la potenza di progetto ad una velocità del vento di 12-14 metri/sec. Ad elevate velocità (20/25 metri al secondo) l'aerogeneratore viene bloccato dal sistema frenante per ragioni di sicurezza.

    Esistono anche generatori a pale mobili che seguono l'inclinazione del vento, mantenendo costante la quantità di elettricità prodotta dall'aerogeneratore, e a doppia elica, per raddoppiare la potenza elettrica prodotta. Non mancano generatori silenziosi; il problema principale resta la dimensione delle pale e la mancanza di generatori a "micropale" non visibili a occhio nudo che risolverebbero l'impatto negativo sul paesaggio.

    Impianto eolico in Danimarca

    Impianto eolico in Danimarca

    Una notevole potenza elettrica viene dissipata nel rotore che deve avere una velocità di 3000 giri/minuto per erogare una corrente alla frequenza di rete di 50 hertz. I giri al minuto dell'aerogeneratore sono molto variabili come lo è la velocità del vento; ma la frequenza di rete deve essere costante a 50 hertz, perciò i rotori vengono collegati a una serie di inverter prima di immettere l'energia in rete. Ecco perché il rendimento elettrico di tale dispositivo può essere considerato simile all'efficienza del motore ad aria compressa, intorno al 70%. La cinematica del generatore eolico è caratterizzata da bassi attriti, assenza di surriscaldamento e di un sistema di refrigeranti (olio ed acqua) e un costo di manutenzione pressoché nullo.

    I principali produttori mondiali di aerogeneratori sono tedeschi e danesi: Vestas, Enercon, Siemens, Gamesa Eolica, GE Wind, Nordex, NedWind, Enron Wind, Neg Micon. sono circa 26 le aziende che producono gli aerogeneratori.

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