Quanta energia può generare una turbina eolica sul tetto della nostra casa? Riuscirebbe a soddisfare il nostro fabbisogno energetico? Tutto quello che c’è da sapere
Turbina eolica domestica: potenza nominale
Le turbine eoliche sono pubblicizzate con una potenza nominale. Le turbine di piccole dimensioni, come quelle che vedresti su un tetto, sono generalmente valutate da 400 W a 1 kW. Quindi potresti fare un rapido calcolo mentale e supporre che la turbina da 1 kW genererebbe 24 kWh di energia ogni giorno (1 kW per 24 ore). Bene, questo sarebbe vero se il vento soffia costantemente alla velocità del vento nominale. Ma il fatto è che nessuna di queste condizioni potrebbe verificarsi su un tetto.
Innanzitutto, la potenza nominale di una turbina è uno scenario ottimale. È una misura di quanta potenza la turbina genererà alla massima velocità del vento che la turbina può tollerare. Per ottenere una stima più accurata, guarda la curva di potenza della turbina. Ecco una tipica curva di potenza per una turbina da 1 kW:
La curva mostra che la turbina inizia a generare energia a circa 3 m / s (6,7 mph): la velocità di inserimento. I venti più lenti non hanno abbastanza potenza per far girare il rotore. Con l’aumento della velocità del vento, si verifica un rapido aumento della potenza, ma la potenza erogata raggiunge solo 1 kW (la potenza nominale) quando la velocità del vento è di circa 11 m / s (quasi 25 miglia all’ora). Per metterlo in prospettiva, se la tua terra avesse una velocità media del vento di 25 mph, tutti i tuoi alberi sarebbero stati piegati in modo permanente. È più probabile che vedrete venti nell’intervallo da 3 a 5 m / s, il che significa che una turbina da 1 kW di solito produce meno di un decimo del suo valore nominale.
La velocità di spegnimento è la velocità alla quale la turbina applica un meccanismo di frenatura per prevenire danni. Una tipica velocità di spegnimento è solo di pochi m / s più alta della velocità nominale, quindi il “punto debole” – la gamma in cui la turbina produce la sua potenza nominale – è piuttosto ridotto.
Venti sostenuti contro venti turbolenti
Per rendere economicamente efficiente l’energia eolica, le turbine hanno bisogno di accesso a venti forti e sostenuti. Un tetto residenziale offre nessuno dei due. La velocità del vento aumenta con l’altitudine e la parte superiore di una casa è molto vicina al livello del terreno. Peggio ancora, tutti gli ostacoli – alberi, altri edifici, persino la casa stessa – causano turbolenze nel vento. Quindi, invece di una brezza costante e veloce che scorre in una direzione prevalentemente costante, si ottengono brevi raffiche di vento provenienti da direzioni casuali. La turbolenza non solo riduce la potenza della turbina, ma provoca anche stress meccanici che riducono la vita della turbina. La regola generale è che la turbina dovrebbe essere almeno 9 m (30 piedi) più alta di qualsiasi ostacolo entro 150 m (500 piedi):
Uno studio recente ha rilevato che le turbine sul tetto dovrebbero essere montate vicino al centro del tetto piuttosto che lungo il perimetro, perché la turbolenza è maggiore intorno al tetto rispetto al centro. Abbastanza giusto, ma quello studio guardava solo alla turbolenza, non alla produzione complessiva. Seguendo le sue raccomandazioni significa che la tua turbina durerà più a lungo. Questa è una buona cosa, perché potrebbe volerci molto tempo perché la turbina generi abbastanza elettricità per compensare il costo della turbina stessa. Un suggerimento migliore è quello di evitare di installare turbine eoliche sul tetto.
Turbina eolica sul tetto: risparmio/ammortamento
Turbina eolica da 400 Watt
Con venti da 3,6 m / s, la turbina da 400 W genera 50 W. Supponendo che funzioni tutto l’anno, la turbina genererà 438 kwH all’anno. La tariffa elettrica nazionale nazionale negli Stati Uniti è di $ 0,12 / kWh, quindi la turbina fa risparmiare al proprietario $ 52 / anno nel costo dell’elettricità. Una tipica turbina da 400 W costa circa $ 400 – e questa è solo la turbina, non la torre. Il kit di torri meno costoso costa poco meno di $ 400, esclusa la base di cemento. Quindi, come minimo, costa fino a $ 800 per una di queste turbine e la sua torre. Questo è più di un periodo di ammortamento di 15 anni, il che non sarebbe terribile per un investimento a lungo termine, tranne per il fatto che la turbina ha una garanzia di un anno.
Turbina eolica da da 1 kW
Una famosa turbina da 1 kilowatt con una garanzia migliore genererà 77 watt con una velocità del vento di 3,6 m / s. Ciò dà 675 kWh all’anno, riducendo la bolletta elettrica annuale del cliente di $ 81. La turbina costa circa $ 4400 senza la torre, e questa turbina è molto più pesante, quindi richiede una torre più forte. In generale, il costo di una torre è all’incirca uguale al costo della turbina, quindi l’investimento è vicino a $ 8800.
Turbina eolica: meglio in zone ventose su torri abbastanza alte
L’energia eolica è una grande fonte di energia rinnovabile – a livello di utility. Le grandi turbine sono più efficienti di quelle piccole e le torri più alte raggiungono quei venti ad alta velocità ricchi di energia. Se stai considerando di installare una turbina eolica sul tetto, a meno che non abiti in una zona montuosa dove c’è vento forte 365 giorni all’ anno,ripensaci.
Fonte: engineering.com
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