volendo costruire un generatore eolico, con quale formula si può calcolare l’energia prodotta rispetto alla velocità del vento e alla superfice dell’elica? lo stesso dicasi per l’energia solare, come si calcola l’energia sul fuoco concentrata da un certo numero di specchi? grazie.

1) Per quanto riguarda il generatore eolico farei le seguenti considerazioni:

Diciamo A l’area spazzolata dall’elica che supporremo sempre orientata perpendicolarmente alla direzione del vento, v la velocità del vento, r la densità dell’aria

La potenza teorica disponibile sarà:

Pt = 1/2 v3Ar

Esempio: v = 8 m/sec (Brezza moderata su scala Beaufort), Pale da 2 m di raggio. A = pr2 = 12,56 m2 , r = 1,2 kgm/m3 per l’aria.

Pt = 3800 W

Ma, con una forte brezza v = 13 m/sec

Pt = 16500 W

Naturalmente il rendimento del sistema non è certo il 100% anzi mi stupirei se arrivasse al 50%. Purtroppo sono tutt’altro che esperto di generazione eolica e qui mi fermo.Resta però il fatto che essendo la potenza proporzionale al cubo della velocità, la generazione eolica può essere una fonte interessante per zone molto ventose, vedi, famosissima, l’Olanda. Per quanto riguarda il numero di pale e il profilo nonché la svergolatura da dare consiglio letture o meglio consulenze molto specialistiche. Dimezzare o peggio un rendimento con un profilo sbagliato è cosa quasi inevitabile per un dilettante.

2) Per quanto riguarda l’energia solare diamo intanto alcuni valori di riferimento della potenza termica:

potenza solare massima (circa): 1 kW/m^2 all’equatore a mezzogiorno col cielo limpido.

Do di seguito i valori medi annui della potenza solare incidente alle varie latitudini:

Latitudine

10°

20°

30°

40°

50°

60°

70°

80°

90°

Potenza media annua kW/m2

0,276

0,274

0,268

0,254

0,229

0,195

0,157

0134

0,118

0,110

Potenza media annua kWh/m2 giorno

6,63

6,57

6,42

6,10

5,49

4,69

3,76

3,22

2,84

2,64

Per rispondere al quesito, se usiamo un sistema di specchi per concentrare il raggio, la potenza che cadrà sul fuoco sarà quella catturata dalla superficie totale degli specchi, ciascuna area di ogni specchio moltiplicata per il coseno dell’angolo di incidenza, e, ammesso che si focalizzi bene, il tutto moltiplicato per il rendimento dello specchio stesso, facciamo 0,8-0,9 se lo specchio è buono e pulito.

Naturalmente le cose variano tra un sistema fatto per seguire il sole e un altro orientato per una stagione media a mezzogiorno. Trattandosi di un sistema focalizzato, la configurazione fissa sarebbe disastrosa perché per la maggior parte del tempo la caldaia sarebbe fuori fuoco.