Configurazione delle turbine

La stragrande maggioranza dei microgeneratori è ad asse orizzontale con il rotore sopravento rispetto alla torre (il vento incontra prima le pale e successivamente il sostegno) ed a conicità nulla (il piano di rotazione delle pale forma una linea parallela ideale con l’orizzontale).
Negli impianti ad asse verticale(immagine a lato), ll rotore si presenta in svariate forme e geometrie sulla base della soluzione tecnica individuata dal singolo produttore.  Tali configurazioni hanno caratteristiche interessanti in termini di robustezza e silenziosità anche se in genere sono più costosi dei precedenti.
Esistono diverse configurazioni di turbine eoliche: monopala, bipala, tripala, multipala. All’aumentare del numero di pale diminuisce la velocità di rotazione, aumenta il rendimento e cresce il prezzo.
Escludendo il monopala e il multipala che hanno applicazioni particolari, il mercato si è concentrato sul bipala e tripala, orientandosi prevalentemente su quest’ultima configurazione in quanto caratterizzata da coppia motrice più uniforme (e quindi di durata maggiore), energia prodotta leggermente superiore (cioè rendimento maggiore in linea di principio), nonché, a detta di molti, minore disturbo visivo, in virtù di una configurazione più simmetrica e di una minore velocità di rotazione, più riposante per gli occhi di chi la osserva.

Materiale di composizione delle pale

La maggior parte delle turbine minieoliche utilizza pale realizzate in materiale composito: poliestere di vetro rinforzato, con minor frequenza fibre di carbonio, e raramente legno. È stato abbandonato l’utilizzo di alluminio a causa della sua propensione alla deformazione sotto sforzo.

Orientamento

Le dimensioni ridotte delle turbine minieoliche non consentono l’alloggio di motori di imbardata o altre componenti metalliche di cui sono dotate le turbine di taglia media: quasi tutte le miniturbine montano timoni direzionali per orientare il rotore in direzione del vento.

Robustezza

Per avere un buon rendimento le turbine devono essere posizionate in luoghi sottoposti a venti consistenti: per le macchine minieoliche, date le loro ridotte dimensioni, diventano fondamentali le caratteristiche di robustezza.
L’esperienza porta a dire che vale la scuola del metallo pesante: gli aerogeneratori più pesanti hanno dato prova di maggior robustezza ed affidabilità rispetto a quelli più leggeri. Il peso di una turbina minieolica rapportata all’area spazzata dal suo rotore, la cosiddetta massa specifica, misurabile in kg/mq, è quindi un buon indicatore di scelta tra macchine alternative. Normalmente ad una massa specifica più alta corrisponde un prezzo più elevato.

Controllo della potenza

In regime di vento forte le turbine devono essere dotate di un sistema di posizionamento passivo del rotore che ne disallinei l’asse rispetto a quello di rotazione della pala. La maggior parte delle micro e miniturbine si ripiega su di una cerniera in modo che il rotore ruoti verso il timone direzionale: alcune in verticale, altre in orizzontale. La velocità del vento a cui avviene il disallineamento e la maniera in cui si verifica dipendono dalla cerniera posta tra timone direzionale e navicella.

Generatori

La maggior parte delle turbine eoliche impiega alternatori a magneti permanenti: si tratta della configurazione più semplice e robusta. Per le turbine ad uso domestico si trovano le seguenti configurazione di alternatore: magneti permanenti, alternatore convenzionale a campo avvolto, generatore ad induzione.

Modalità di posa e scelta localizzativa

La localizzazione della turbina dovrà essere valutata facendo un bilancio tra problematiche contrastanti. Da una parte la vicinanza all’utenza può essere penalizzante per la funzionalità della macchina (interferenza al vento dovuta alla prossimità di edifici) oltre che per l’impatto legato all’inevitabile rumore.
D’altra parte la lontananza dall’utenza aumenta i costi di cablaggio ed interramento delle linee elettriche oltre che incrementare la dispersione di energia. Occorre trovare un giusto accordo tra le due esigenze tenendo anche conto dell’importanza di un posizionamento della macchina in sicurezza, in un luogo cioè dove, anche nel caso di cedimento, i danni siano limitati.