Analisi dell'efficienza delle turbine eoliche ad asse orizzontale e ad asse verticale

Recentemente, molti clienti ci hanno chiesto informazioni sulle turbine eoliche e abbiamo riscontrato un problema nella comunicazione. I clienti tendono a preferire le turbine eoliche ad asse verticale rispetto a quelle ad asse orizzontale. In particolare, i clienti europei ritengono che le turbine ad asse verticale siano più esteticamente gradevoli e rispettose dell’ambiente, nonché più conformi alle politiche locali e al contesto ambientale. In qualità di ingegnere commerciale con oltre un decennio di esperienza nel settore dell’energia eolica domestica, ho ritenuto necessario redigere un articolo obiettivo e professionale per analizzare le differenze di efficienza tra questi due tipi di turbine eoliche.

Il principio fondamentale delle turbine eoliche è convertire l'energia del vento in energia meccanica, che viene successivamente convertita in energia elettrica. In termini semplici, il vento fa ruotare le pale, le quali a loro volta azionano il rotore all'interno del generatore, inducendo il taglio delle linee di forza magnetiche e generando così una corrente elettrica. Sebbene il principio fondamentale sia lo stesso, le due tipologie principali di turbine – ad asse orizzontale e ad asse verticale – presentano una differenza fondamentale nel modo di rotazione, che costituisce anche la causa principale delle loro differenze prestazionali.

Prendiamo come esempio un generatore eolico da 5 kW. A una velocità del vento di 2 m/s, il turbina eolica ad asse orizzontale non ruota nemmeno, mentre la turbina eolica ad asse verticale ha già iniziato a ruotare. Tuttavia, tale rotazione non genera alcuna potenza attiva; sembra semplicemente funzionare. A una velocità del vento di 5,5 m/s, la turbina eolica ad asse orizzontale genera 2 kW, mentre l’efficienza di generazione di potenza della turbina eolica ad asse verticale è di soli 800 W. Ciò dimostra chiaramente che il generatore eolico ad asse verticale è più adatto per l’avviamento in condizioni di micro-vento, mentre la turbina eolica ad asse orizzontale presenta un’efficienza di generazione di potenza significativamente più elevata una volta raggiunta la velocità di avviamento (cut-in) di 3 m/s, circa 2,5 volte superiore rispetto al generatore eolico ad asse verticale.

Turbini eolici ad asse verticale presentano vantaggi nelle aree caratterizzate da direzioni del vento caotiche. Possono ricevere energia eolica da tutte le direzioni in modo continuo su un angolo di 360 gradi, convertendola in energia meccanica. Le turbine eoliche ad asse orizzontale, invece, richiedono un sistema di orientamento (yaw system), il che comporta un ritardo e una perdita di parte dell’energia eolica.

La scelta del tipo di generatori eolici da utilizzare dipende dalle condizioni locali di energia eolica, come la direzione del vento e la velocità media del vento. Se siete interessati alle energie rinnovabili, non esitate a contattarci in qualsiasi momento per personalizzare la vostra soluzione esclusiva per l’energia eolica.