Aerogeneratore WL30 – Descrizione caratteristiche

L’aerogeneratore WL30 si pone sul mercato con l’ambizioso compito di portare, nel campo del minieolico, innovazioni di carattere tecnico che ad oggi sono prerogativa del grande eolico. Si tratta di soluzioni tecniche che sono ormai dei veri e propri dettami nella progettazione delle grandi turbine eoliche, da parte dei costruttori leader del mercato.
Le caratteristiche che pongono le performance della WL30 in posizione d’eccellenza nella sua categoria, possono essere così riassunte:

  • Controllo elettronico di inclinazione della pale (pitch control) con attuazione elettromeccanica.
  • Controllo elettronico di imbardata (yaw control) con attuazione elettromeccanica.
  • Generatore sincrono PMG (Permanent Magnet Generator) con soluzione direct drive (assenza di moltiplicatore di giri).
  • Modulo PLC industriale per la gestione e controllo della turbina WL30

Pitch control

Si tratta dell’insieme del controllo elettronico e attuazione elettromeccanica di passo delle pale. Il sistema monitora costantemente sia i parametri anemometrici che i parametri macchina, variando automaticamente l’angolo di incidenza. L’algoritmo di controllo consente alla turbina di esprimere il massimo rendimento: la soglia di cut-in di produzione è pari a soli 3 m/s, al netto delle perdite dovute al consumo degli asservimenti; la potenza di targa di 30 kW si ottiene in corrispondenza di una velocità del vento pari a 10,8 m/s e viene mantenuta attraverso il controllo attivo del passo.

Si ottiene così il vantaggio di mantenere la potenza di targa costante fino alla velocità di cut out. Questo raffinato controllo di potenza agevola l’ottenimento della massima producibilità con venti sostenuti oltre la soglia rated in condizioni di sicurezza.

Il controllo di passo agisce, inoltre, anche in maniera passiva in caso di problemi (guasto di linea, venti estremi, ecc.) che potrebbero influenzare le condizioni di sicurezza. Se necessario, infatti, l’aerogeneratore è in grado di riportare il pitch nella sua posizione zero, agendo da freno aerodinamico.

Yaw control

E’ utilizzato per posizionare il piano rotore ortogonalmente alla direzione del vento prevalente. Risulta infatti di estrema importanza che tutta la superficie del rotore sia esposta al flusso, così da estrarre sempre la massima potenza, per la particolare velocità istantanea del vento.

La gestione elettronica dell’aerogeneratore elabora i dati acquisiti dai sensori in modo da evitare gli effetti di disturbo provocati dalle turbolenze del flusso (wind noise filtering) ed assegnando, così, valori adeguati per i parametri di azionamento. In tal modo, si superano le problematiche fisiologiche tipiche delle turbine a timone: per molti siti, infatti, la perdita in termini di AEP (Annual Energy Production) non risulta essere compensata dal minor costo di una turbina di tale tipo.

Oltretutto lo yaw control consente di posizionare automaticamente il rotore in condizioni di sicurezza (asse del rotore normale alla direzione prevalente del vento), qualora ve ne sia la necessità.

Generatore PMG

Il generatore eolico WL30 è equipaggiato con un generatore sincrono a magneti permanenti a flusso radiale, di concezione customizzata, di tipo direct drive (calettato direttamente al rotore). Questa soluzione permette di escludere l’utilizzo di un moltiplicatore di giri e dei relativi accoppiamenti e, di conseguenza, si evitano perdite di rendimento lungo la catena cinematica e si abbattono i costi manutentivi legati ai sistemi di lubrificazione.

Il raffreddamento del generatore viene effettuato tramite convezione naturale. La temperatura dello stesso, monitorata per questioni di sicurezza, può essere mantenuta al di sotto di soglie prestabilite, al fine di ottenere un rendimento di conversione superiore, anche a basse latitudini. La tecnologia del generatore elettrico multipolare, pari a 36 kW a 80 rpm, consente di avere elevati rendimenti.

Modulo PLC

Un’ulteriore innovazione presente sulla WL30 riguarda l’elettronica di gestione, sia dal punto di vista hardware che software.
HW: all’interno del quadro elettrico, dove risiede l’inverter ELPOWER®, è presente il modulo PLC e la scheda di acquisizione dati, alla quale convergono i segnali elettrici provenienti dai sensori, quali:

  • Anemometro
  • Banderuola
  • Trasduttore di velocità angolare
  • Sensore di temperatura del generatore

Il sistema, però, si contraddistingue da altri prodotti della medesima fascia presenti sul mercato, per il fatto che acquisisce in input anche i segnali provenienti dall’inverter eolico; ciò è frutto della stretta collaborazione con ELPOWER®.

Difatti, attraverso una porta di comunicazione dati, l’inverter invia informazioni su potenza istantanea, tensione, e corrente assorbita (lato rete e lato inverter). Tutti i valori vengono campionati simultaneamente con frequenza 1 Hz, e registrati insieme a tutte le altre grandezze monitorate.

SW: la logica di controllo e comando è configurabile come un “sistema discreto tempo invariante”, ed essendo totalmente “osservabile”, è possibile applicare agevolmente delle strategie di controllo strutturate. Sulla base di questa strategia, sono stati implementati gli algoritmi per:

  • controllo attivo del passo
  • filtraggio delle turbolenze

La reattività di intervento degli attuatori, ai fini dell’ottenimento delle migliori performance ad ogni regime di vento, può essere settata dai nostri tecnici in relazione al sito di installazione, adeguando così il sistema di controllo alla particolare climatologia.

Inoltre, è in fase di sviluppo un modulo aggiuntivo del SW che permetterà l’acquisizione, l’analisi, e l’intervento in remoto sui parametri macchina; sarà così possibile incrementare con prontezza la producibilità dell’impianto.