Progetto, simulazione e sperimentazione di sistemi energetici ibridi di tipo eolico-fotovoltaico

The micro-generation technology aims to bring the energy production closer to the demand, in order to supply electricity to remote loads in particular. Moreover it is suitable to incorporate renewable energy sources, such as wind and solar ones, which allow environmental sustainability. Their discontinuous nature can be partially compensated through wind/solar hybrid energy systems. A promising concept for micro-wind is represented by Savonius vertical axis wind turbines (VAWT). An innovative VAWT hybrid micro-generation unit has been designed to be fully embedded into a dedicated LED street lighting system. On the top of the lamppost a photovoltaic panel is integrated to contribute to power generation and battery charging. A full scale prototype has been installed for testing. Two Savonius rotor types are designed and made of PMMA and fiberglass. The maximum rotation speed is established to be 250 rpm according to FEM structural analysis. A dedicated safety equipment has been designed and installed to prevent turbine over-speed by automatic stop in extreme wind condition. An issue concerning with the pole resonant frequencies is fixed by a lattice modification of the structure. Early on-site tests and meteorological data are processed by a dedicated energy simulation model. Also a novel hybrid PV-HAWT concept is presented. The experimentation of a prototype and a software to predict the solar radiation on HAWT rotors are analysed.

vicino alla domanda, al fine di fornire elettricità in zone remote in particolare. Inoltre essa è predisposta all’inclusione di fonti di energia rinnovabile, come l’eolico e il solare, che permettono sostenibilità ambientale. La loro natura discontinua può essere compensata parzialmente tramite sistemi ibridi di tipo eolico-fotovoltaico. Una tipologia promettente nel micro-eolico è rappresentata dalla turbina Savonius ad asse verticale (VAWT). Una unità di micro-generazione ibrida con VAWT è stata progettata per essere integrata in un sistema di illuminazione stradale a LED innovativo. Sulla sommità del lampione è integrato un pannello fotovoltaico per contribuire alla generazione di potenza e alla carica della batteria. Un prototipo in scala naturale è stato installato per la sperimentazione. Due tipi di rotore Savonius sono progettati e realizzati in PMMA e fibra di vetro. La massima velocità di rotazione è fissata a 250 rpm in accordo ad analisi strutturali FEM. Un apparato dedicato per la sicurezza è stato progettato e installato per evitare fuori-giri della turbina mediante frenatura automatica in condizioni di vento estreme. Una criticità legata alle frequenze di risonanza del palo è risolta tramite una modifica della struttura con dei tralicci. I primi test sul campo e i dati meteorologici sono processati da un modello di simulazione energetica. Inoltre viene presentato un concetto ibrido innovativo: PV-HAWT. Si analizzano la sperimentazione di un prototipo e un software per prevedere la radiazione solare sui rotori HAWT.