Cos'è lo stallo in una turbina eolica?

Le turbine eoliche a stallo controllato
(Passivo) hanno le pale del rotore avvitate sul mozzo ad un angolo fisso.
La geometria del profilo delle pale del rotore, tuttavia, è stata progettata aerodinamicamente per garantire che nel momento in cui la velocità del vento diventa troppo alta, si crea una turbolenza sul lato della pala del rotore che non è rivolto verso il vento, come mostrato nella foto della pagina precedente. Questo stallo impedisce alla forza di sollevamento della pala del rotore di agire sul rotore.
Se avete letto la sezione sull'aerodinamica e l'aerodinamica e lo stallo, vi renderete conto che all'aumentare della velocità effettiva del vento nella zona, l'angolo di attacco della pala del rotore aumenterà, fino a quando ad un certo punto inizierà a stallare.
Se si osserva da vicino una pala del rotore per una turbina eolica controllata dallo stallo, si noterà che la pala è leggermente ruotata mentre ci si muove lungo il suo asse longitudinale. Questo è fatto in parte per assicurare che la pala del rotore si fermi gradualmente piuttosto che bruscamente quando la velocità del vento raggiunge il suo valore critico.
Il vantaggio fondamentale del controllo di stallo è che si evitano parti in movimento nel rotore stesso, e un sistema di controllo complesso. D'altra parte, il controllo dello stallo rappresenta un problema di progettazione aerodinamica molto complesso, e sfide di progettazione correlate nella dinamica strutturale dell'intera turbina eolica, ad esempio per evitare vibrazioni indotte dallo stallo. Circa due terzi delle turbine eoliche attualmente installate nel mondo sono macchine con controllo di stallo.

Turbine eoliche a controllo di stallo attivo
Un numero crescente di turbine eoliche più grandi (da 1 MW in su) viene sviluppato con un meccanismo di controllo attivo della potenza di stallo.
Tecnicamente le macchine a stallo attivo assomigliano alle macchine a controllo di passo, dato che hanno pale inclinabili. Al fine di ottenere una coppia ragionevolmente grande (forza di rotazione) a basse velocità del vento, le macchine saranno di solito programmate per inclinare le loro pale come una macchina controllata dal passo a basse velocità del vento. (Spesso usano solo alcuni passi fissi a seconda della velocità del vento).
Quando la macchina raggiunge la sua potenza nominale, tuttavia, si noterà un'importante differenza rispetto alle macchine a passo controllato: Se il generatore sta per essere sovraccaricato, la macchina inclinerà le sue pale nella direzione opposta a quella di una macchina a passo controllato. In altre parole, aumenterà l'angolo di attacco delle pale del rotore per farle andare in uno stallo più profondo, sprecando così l'energia in eccesso nel vento.
Uno dei vantaggi dello stallo attivo è che si può controllare la potenza di uscita in modo più preciso che con lo stallo passivo, in modo da evitare di superare la potenza nominale della macchina all'inizio di una raffica di vento. Un altro vantaggio è che la macchina può funzionare quasi esattamente alla potenza nominale a tutte le alte velocità del vento. Una normale turbina eolica a stallo passivo avrà di solito un calo della potenza elettrica in uscita per velocità del vento più elevate, in quanto le pale del rotore vanno in stallo più profondo.
Il meccanismo di passo è di solito azionato utilizzando l'idraulica o motori elettrici passo-passo.
Come per il controllo del passo è in gran parte una questione economica se vale la pena di pagare per la complessità aggiunta della macchina, quando il meccanismo di passo delle pale viene aggiunto.