Analisi Delle condizioni di avvio di una turbina eolica Darrieus-H

Le turbine eoliche di tipo Darrieus, soprattutto nella configurazione Darrieus-H, stanno suscitando negli ultimi anni un rinnovato interesse per applicazioni di produzione energetica di piccola taglia, soprattutto in ambienti applicativi non convenzionali come, ad esempio, quello urbano. In un contesto di generale ripartenza della ricerca teorica e sperimentale su tale tipologia di macchine, grande attenzione dovrà essere posta nello studio e nel miglioramento del comportamento delle turbine durante la fase di avvio e, più in generale, nei transitori di funzionamento, il quale rappresenta uno degli elementi di maggiore criticità per la loro effettiva diffusione. Nel presente lavoro sono esaminate alcune criticità della fase di avvio di turbine eoliche Darrieus-H ed è quindi presentato un applicativo software, realizzato a partire da una modellazione della turbina con approccio Double Multiple Streamtubes, atto a simulare il comportamento delle macchine durante tale frangente. Il codice è stato validato tramite un’estesa campagna di prove sperimentali in galleria del vento su di un modello con tre pale a sviluppo elicoidale; le simulazioni numeriche hanno evidenziato una buona corrispondenza con i risultati sperimentali, sia per quanto riguarda la previsione della durata della rampa di accelerazione sia per la previsione della corretta velocità di free-run. Tramite detto codice, è stata quindi eseguita un’analisi di sensibilità su alcuni parametri aerodinamici e geometrici particolarmente influenti durante il transitorio di avvio, al fine di delineare alcuni trend per la descrizione di tale fase di funzionamento. In particolare, a partire da una geometria base di studio, sono stati calcolati e confrontati i tempi di avvio al variare della forma e del numero delle pale, della scelta del profilo aerodinamico e dell’angolo di posizionamento iniziale della turbina. È stata infine esaminata l’influenza sull’avvio di alcuni principali fenomeni parassiti, sia per quanto riguarda la fase di primo distacco sia durante la rampe di accelerazione.