Tipicamente costruita con solo due o tre pale, una turbina eolica ad asse verticale (VAWT) è un tipo di turbina eolica in cui l’albero del rotore principale scorre verticalmente anziché orizzontalmente. Sebbene ci siano diversi stili di questi tipi di turbine, una versione assomiglia molto a un frullino per le uova. Il suo movimento, d’altra parte, è simile a quello di una moneta che gira sul suo bordo.
Quando la maggior parte delle persone sente la frase “turbina eolica”, visualizza una turbina eolica ad asse orizzontale (HAWT). Un HAWT assomiglia molto all’elica di un aereo. Il motivo per cui le persone associano strettamente un HAWT al concetto di turbina eolica è semplicemente perché la turbina eolica ad asse verticale non è così comune come la sua controparte orizzontale. Infatti, i VAWT generalmente non sono utilizzati per scopi commerciali e raramente sono collegati alle reti elettriche.
Naturalmente, nonostante le loro differenze nell’aspetto e le loro distinte modalità di funzionamento, sia il VAWT che l’HAWT generano elettricità convertendo l’energia del vento in coppia utilizzando un albero rotante. Cioè, il vento fa girare le pale della turbina eolica attorno al rotore della turbina. Quel rotore, a sua volta, è collegato all’albero principale della turbina e quell’albero principale alimenta un generatore, che genera l’elettricità.
Ci sono alcuni vantaggi inerenti al design della turbina eolica ad asse verticale. Il generatore e il riduttore della turbina possono essere posizionati vicino al livello del suolo, facilitando la manutenzione e abbassando i costi di costruzione iniziali. Inoltre, non hanno bisogno di affrontare il vento come gli HAWT, il che aumenta la loro capacità di sfruttare la potenza del vento e quindi migliora la loro affidabilità complessiva. I produttori sostengono anche che il VAWT sia meno rumoroso della sua controparte HAWT.
Lo svantaggio principale associato alla turbina eolica ad asse verticale, tuttavia, è che la sua efficienza è ridotta perché le velocità del vento sono inferiori vicino al suolo. Questo tipo di turbina non è generalmente in grado di produrre tanta elettricità quanto il design HAWT. Neanche i VAWT si avviano da soli, il che è un ostacolo alla connettività della rete elettrica. Per questi motivi, la turbina eolica ad asse verticale viene spesso scelta per l’installazione quando il costo o l’affidabilità sono la preoccupazione principale. Quando la potenza totale e l’efficienza sono le considerazioni più importanti, viene tipicamente utilizzata la turbina eolica ad asse orizzontale.
Sono in corso ricerche sui VAWT nel tentativo di aumentare la loro produzione di energia e ridurre al minimo il loro rumore meccanico e aerodinamico. Gli ingegneri sperano di migliorare questo tipo di turbina eolica in modo che possa essere ampiamente utilizzata nei paesaggi urbani dove lo spazio per le installazioni di parchi eolici è limitato.
Dei molti tipi di progettazione di turbine eoliche ad asse verticale, le due più comunemente costruite sono le turbine Savonious e Darrieus. Un ingegnere finlandese di nome Sigurd J. Savonius ha inventato la semplice turbina a trascinamento nel 1922 e l’ingegnere francese Georges Jean Marie Darrieus ha inventato la sua più pratica turbina a sollevamento nel 1927. Altri tipi di turbine eoliche ad asse verticale includono la rivoluzione turbolenta e silenziosa , aerotecture, giromill e cicloturbina.
I calcoli dettagliati riguardanti l’aerodinamica del rotore della turbina eolica ad asse verticale sono disponibili online.