Studio e ottimizzazione di un generatore eolico innovativo = Study and optimization of an innovative wind generator

La richiesta di energia, in particolare di energia elettrica, a livello mondiale è in continuo aumento. Questo fabbisogno ha visto una forte crescita soprattutto partendo dalla rivoluzione industriale che ha portato alla formazione di fabbriche e aziende che utilizzano processi produttivi sempre più moderni e che quindi necessitano di gradi quantità di energia. Questo fenomeno può essere riscontrato sia nelle principali potenze economiche che negli stati emergenti che a loro volta richiedono sempre più energia per l’industrializzazione e la crescita economica. Tuttavia, sono anche altre le cause di tale aumento nella richiesta di energia come la globalizzazione ed il conseguente aumento delle distanze da coprire per il settore dei trasporti, ma anche lo stile di vita moderno consumistico e dato il massivo utilizzo di dispositivi elettronici che sono ormai parte del quotidiano di ciascuno di noi. Un altro fattore molto incisivo è l’aumento della popolazione mondiale che, collegato ai fattori appena descritti, ci fa capire come l’utilizzo di energia soprattutto elettrica è destinato ad aumentare ancora in futuro. Questo richiede una continua ricerca di nuove fonti di energia capaci di rispondere al crescente fabbisogno. La maggior parte dell’energia utilizzata dall’uomo è ad oggi prodotta da fonti non rinnovabili come petrolio, carbone o gas naturale. Tuttavia, dato anche il contesto storico che stiamo vivendo con un forte problema ambientale e una crisi climatica in atto, le energie rinnovabili stanno divenendo sempre più importanti anche per ridurre le emissioni di CO2. Per questo fonti come quella solare ed eolica stanno prendendo sempre più piede e sono sempre più studiate ed ottimizzate così da coprire l’aumento della richiesta e da ridurre gradualmente l’utilizzo di fonti fossili. È in questo contesto che si inserisce lo studio effettuato in questa tesi. Infatti, essa riguarda lo studio e l’ottimizzazione di una nuova tipologia di generatore eolico. A differenza dei principali generatori attualmente in uso che ruotano attorno ad un asse verticale o orizzontale, quest’ultimo si sposta linearmente con un moto alternato che nella prima fase risale la corrente per poi nella seconda fase effettuare il movimento contrario e tornare al punto di partenza. Lo studio, effettuato utilizzando il software per le simulazioni fluidodinamiche Star-CCM+, è partito con l’ottimizzazione statica della geometria al fine di trovare una forma che massimizzasse la forza che permette al generatore di risalire la corrente. La seconda parte invece riguarda l’ottimizzazione dinamica e le relative considerazioni sempre sulla fase di risalita della corrente. La fase finale riguarda lo studio del ciclo di movimento completo con l’inserimento nella simulazione di un modello basilare di generatore che permetta di stimare la potenza estraibile dal sistema, così da poter fare un confronto con le principali tecnologie eoliche e solari utilizzate attualmente e trarre le adeguate conclusioni.