La progettazione di un generatore eolico a tecnologia TWIND si basa sul diametro dei palloni aerostatici; da questa misura si calcolano le dimensioni degli altri componenti dell’impianto e ne derivano i parametri che determinano la potenza erogata.

Una esempio di tabella di dimensionamento è visibile cliccando l’icona qui a lato mentre qui di seguito si descrive il processo di determinazione delle superfici veliche, del cavo di collegamento e della massa di sollevamento del primo impianto pilota.

SUPERFICIE VELICA

Il raggio dei paracadute utilizzati è vincolata al diametro dei palloni aerostatici in quanto la tela del paracadute non deve avvolgere il pallone oltre il suo diametro per non offrire resistenza al vento durante la fase di recupero del modulo.

Per tale considerazione i palloni aerostatici utilizzati di 6 metri di diametro possono essere abbinati a paracadute di 9,4 metri di diametro e, quindi, con superficie pari a 70 m ².

Nella progettazione è stato considerato l’impiego di palloni aerostatici sferici pur nella consapevolezza che palloni aerostatici di forma oblunga rappresentano una interessante opzione in termini di maggiore efficienza del sistema sia per la maggiore spinta ascensionale che per la maggiore superficie dei paracadute.

 

LUNGHEZZA DEL CAVO

Il modulo aerostatico lavora ad una altitudine imposta dalla lunghezza del cavo; quest’ultima è a sua volta determinata dalla portanza dei palloni aerostatici utilizzati e quindi dalle loro dimensioni.

In ognuno dei due palloni di diametro 6 metri, possono essere inseriti 113 metri cubi di elio per un totale di 226 metri cubi che equivalgono ad una spinta ascensionale di circa 252 Kg ai quali vanno sottratti circa 60 Kg di peso dell’involucro di entrambi i due palloni.

Si è visto in precedenza che il diametro di 6 metri del pallone permette l’impiego compatibile di un paracadute con un diametro massimo di 9,4 metri che, con un peso medio specifico delle tele di 0,230 Kg al metro quadro, comporta un peso complessivo per i due paracadute di circa 32 Kg il cui valore riduce la spinta ascensionale a 160 Kg.

Come cavo di collegamento a terra viene utilizzato il cavo tessile Dyneema di diametro 21 mm che offre un carico di rottura di 42 tonnellate e che ha un peso specifico di 0,25 Kg al metro lineare; quest’ultimo valore impone una lunghezza massima del cavo pari a 448 metri.

La scelta è per un cavo di lunghezza pari a 350 metri che equivale ad un peso complessivo di 88 Kg e che porta la spinta ascensionale residua del modulo aerostatico a di circa 72 Kg; tale valore risulta più che sufficiente per caricare a bordo del modulo aerostatico 40 Kg circa di varie componenti meccaniche, elettriche ed elettroniche.

L’utilizzo di un cavo di lunghezza pari a 350 metri permette uno stazionamento del modulo aerostatico ad altitudine di 200 metri consentendogli una corsa in quota di 290 metri.

 

MASSA DI SOLLEVAMENTO

Il peso utilizzato nelle fasi di recupero dell’elemento aerostatico a paracadute chiusi, deve dimensionarsi sull’energia eolica che lo investe e sulla durata temporale della corsa.

La potenza rilevata è stata quantificata in precedenza pari a 1 Kw mentre il tempo di percorrenza lo si stabilisce pari a 54 secondi che è lo stesso tempo impiegato nella fase precedente dal vento per spingere il modulo a fine corsa (290 metri a 5,48 metri al secondo).

Per convertire l’energia in Kgm della singola corsa occorre moltiplicare il valore di 1 Kw per la frazione di ora (54/3600) ottenendo i Kw/h; dividendo il risultato ottenuto per il coefficiente di conversione 0,00000272 si ottiene il valore di 5.515 Kgm che, per sua natura, può essere scomposto nella componente di peso e altezza.

Il peso utilizzato nel prototipo consiste quindi in un cubo di granito di un metro di lato e pesante 2.700 Kg che accumula l’energia necessaria tramite il suo sollevamento ad una altezza di 2 metri.