Come funziona una pala eolica spiegato ai bambini

Informazioni sull'energia eolica per gli studenti

Le turbine eoliche funzionano in base a un principio semplice: invece di usare l'elettricità per produrre vento, come un ventilatore, le turbine eoliche usano il vento per produrre elettricità. Il vento fa girare le pale di una turbina, simili a eliche, intorno a un rotore che fa girare un generatore che crea elettricità.

Le turbine eoliche ad asse orizzontale sono quelle che molti immaginano quando pensano alle turbine eoliche: nella maggior parte dei casi hanno tre pale e funzionano "controvento", con la turbina che ruota in cima alla torre in modo che le pale siano rivolte verso il vento.

Le turbine eoliche ad asse verticale sono disponibili in diverse varietà, tra cui il modello Darrieus a battito d'uovo, che prende il nome dal suo inventore francese. Queste turbine sono omnidirezionali, il che significa che non hanno bisogno di essere regolate per essere rivolte verso il vento per funzionare.

Le turbine eoliche terrestri hanno dimensioni che vanno da 100 kilowatt a diversi megawatt. Le turbine eoliche più grandi sono più convenienti e vengono raggruppate in impianti eolici che forniscono energia alla rete elettrica.

Molte turbine utilizzate nelle applicazioni distribuite sono turbine eoliche di piccole dimensioni.  Le turbine eoliche singole di piccole dimensioni, inferiori a 100 kilowatt, sono tipicamente utilizzate per applicazioni residenziali, agricole, commerciali e industriali di piccole dimensioni.

Generazione di energia con turbine eoliche

Informazioni su: Inviatemi un messaggio se siete interessati a laboratori tecnologici o scientifici nelle Fiandre, a Bruxelles o nel sud dei Paesi Bassi. Ho oltre 20 anni di esperienza nello sviluppo e nella realizzazione di laboratori creativi...

Per il mio ultimo laboratorio nella scuola di mia figlia ho voluto che i bambini realizzassero ciascuno una turbina eolica. Volevo che fosse funzionale, che alimentasse una piccola luce e che costasse meno di 6 euro al pezzo, il che escludeva qualsiasi kit commerciale.

Il laboratorio era per 20 bambini, il che escludeva la possibilità di reperire motori a disco rigido o motori passo-passo e simili. I motori "giocattolo" a basso costo, invece, hanno bisogno di un numero di giri molto elevato per accendere una piccola lampadina o un led. Fortunatamente il tipo di motori utilizzati nei giocattoli e nei kit a celle solari funzionano meglio. E sono ancora disponibili per meno di 2 euro.

È stato più facile far brillare una piccola lampadina che accendere un LED, azionando a mano un ingranaggio 6 a 1 su un motore "di tipo solare". Ma richiedeva una coppia troppo elevata per una piccola e semplice turbina eolica.

Progetto di turbina eolica

L'energia eolica esiste da molto tempo. Probabilmente avete visto i mulini a vento nelle fattorie. Quando il vento fa girare le pale di un mulino a vento, fa girare una turbina all'interno di un piccolo generatore per produrre elettricità, proprio come una stazione di generazione a carbone.

Un mulino a vento in una fattoria può produrre solo una piccola quantità di elettricità, sufficiente ad alimentare alcune macchine agricole. Per produrre elettricità sufficiente a servire molte persone, le società di servizi costruiscono parchi eolici con un gran numero di turbine eoliche.

Le turbine eoliche utilizzate per i parchi eolici su larga scala sono di varie dimensioni, ma di solito sono larghe circa 13 piedi alla base e alte tra i 230 e i 265 piedi al mozzo. Con una delle pale in posizione verticale, l'altezza totale è di circa 406 piedi.

Alliant Energy possiede e gestisce diversi parchi eolici in Iowa, Minnesota e Wisconsin. Oltre ai parchi eolici di proprietà di Alliant Energy, acquistiamo più di 600 megawatt di energia da altri parchi eolici nella nostra area di servizio.

Il vento fa girare le pale, che fanno ruotare un albero che si collega a un generatore e produce elettricità. L'elettricità viene inviata attraverso le linee di trasmissione e distribuzione a una sottostazione e poi alle case, alle aziende e alle scuole.

Mulino a vento

Quando l'energia meccanica cinetica del vento in movimento fa ruotare le pale della turbina eolica, anche un generatore all'interno della turbina viene fatto ruotare. Questo fa ruotare un filo avvolto intorno a un magnete e crea una corrente elettrica che misuriamo con un multimetro.

Poiché l'energia non si crea né si distrugge, maggiore è l'energia immessa, maggiore sarà l'energia prodotta. Pertanto, maggiore è l'energia meccanica di partenza - la velocità di rotazione delle pale - maggiore sarà l'energia elettrica creata dalla turbina.

Il vento è causato da differenze di pressione create dal riscaldamento non uniforme della superficie terrestre da parte del sole. Le radiazioni solari fanno sì che la terra acquisti energia termica. Anche l'aria sopra la terra acquista energia termica e si espande, diventando meno densa e sollevandosi.

Questo movimento provoca un'area di bassa pressione in superficie, creando un vuoto che attira l'aria. L'aria più fredda e densa fluisce verso l'area di bassa pressione in superficie per riempire lo spazio lasciato dall'aria riscaldata e in aumento. Si crea così una corrente di convezione e l'energia termica si trasforma in energia meccanica cinetica sotto forma di aria in movimento o vento.