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FISICA AMBIENTALE 1 Lezioni 15-16 Energia eolica.

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Presentazione sul tema: "FISICA AMBIENTALE 1 Lezioni 15-16 Energia eolica."— Transcript della presentazione:

1 FISICA AMBIENTALE 1 Lezioni Energia eolica

2 LENERGIA EOLICA Energia Cinetica in un volume di aria V = 1 = m Potenza Per t = 1, ad un angolo

3 Da PV = nMRT, per n = 1 e con = M/V aria 1.2 kg m -3 ; R 8.3 x 10 3 J/K·kmole In Kelvin In Pascal Meglio misurare pressione e temperatura dellaria piuttosto che la sua densità

4 LIMITE DI BETZ La Potenza estraibile dal vento sarà < di E cin Laria esce perdendo energia ed espandendo la sua sezione durto Vediamo quanta potenza può essere estratta. Due principi: CONSERVAZIONE DELLA MASSA CONSERVAZIONE DELLA QUANTITÀ DI MOTO

5 CONSERVAZIONE DELLA MASSA CONSERVAZIONE QUANTITÀ DI MOTO

6 ENERGIA CINETICA LAVORO W = F· u deve eguagliare lE cin persa per unità di m ENERGIA TRASFERITA PER UNITÀ DI MASSA

7 POTENZA Coefficient of performance Rapporto tra P out e P in Sezione durto interna Si ottiene: Il lim. sup. di c P è chiamato LIMITE DI BETZ

8 Il vento produce due forze: di attrito nella direzione del flusso daria di sollevamento al flusso daria. Queste forze sono prodotte rispetto al vento relativo. Aerodinamica Schema della pala di una turbina:

9 Laria rallenta sotto la pala e acquista velocità sopra. Per la legge di Bernulli, si genera una differenza di pressione: Si produce un vortice sovrimposto al flusso daria. La F di sollevamento per unità di area:

10 Le forze di Attrito e Sollevamento devono essere scomposte nelle componenti orizzontali e verticali: componenti orizzontali: assorbite dalla torre su cui sono montate le pale. componenti verticali: generano la forza utile che produce la rotazione e può azionare un generatore elettrico

11 Effetto scia di una turbina, su unaltra turbina più piccola WAKE EFFECT

12 consideriamo il caso in cui leffetto sia generato da una sola turbina. La scia si approssima con un cono: Approssimazione: La velocità dipende solo dalla distanza x dalla turbina

13 DIPENDENZA SPAZIO-TEMPORALE DEL CAMPO DI VELOCITÀ dipendenza verticale: numero empirico di Reynolds Velocità trasversale 0.3 m s -1 se R e = 10. Con v = / Spessore del boundary layer In termini di densità:

14 Laumento di u sopra lo strato limite è dato da: u = friction velocity k = Costante di Von Kartman. k 0.4 Soluzione logaritmica (per z > z 0 ) Misura della ruvidezza della superficie Formula empirica per le variazioni di u con laltezza


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