Un’elica eolica è un dispositivo meccanico che converte l’energia eolica in un movimento rotatorio per produrre lavoro. Questi dispositivi sono stati utilizzati in tutto il mondo per secoli per eseguire una serie di compiti tra cui il pompaggio dell’acqua e la macinazione del grano. Le eliche eoliche sono generalmente costituite da una testa della girante che aziona una macchina o un generatore attraverso una scatola del cambio. La testa della girante può essere fissa o ruotata per seguire il vento tramite un gruppo timone o un meccanismo di azionamento automatizzato. Le moderne eliche azionate dal vento sono ampiamente utilizzate per generare energia elettrica, pompare acqua e per azionare gli strumenti delle stazioni meteorologiche.
L’energia del vento è stata sfruttata in vari modi per produrre lavoro per centinaia di anni. Basta pensare alle vele da traino delle navi degli anni passati o al mulino a vento olandese per antonomasia per trovare esempi della natura duratura dell’energia eolica. Sebbene l’elica eolica non sia affatto una nuova invenzione, vede ancora un uso considerevole oggi con l’attenzione globale sempre crescente sulla generazione di elettricità pulita e rinnovabile che porta avanti la tecnologia dell’energia eolica a un ritmo salutare. Le eliche eoliche sono semplici, efficienti e utilizzano una delle fonti di energia più abbondanti e rinnovabili della natura, rendendole così delle “macchine verdi” ideali.
L’elica eolica, o turbina eolica come è più comunemente nota, utilizza un semplice meccanismo a girante a rotazione libera per sfruttare l’energia eolica per produrre lavoro. Le giranti che azionano le macchine eoliche seguono molte tendenze di design diverse che vanno dai tipi di eliche convenzionali per aerei alle varianti con scatola a doghe. Ci sono due orientamenti di progettazione di base utilizzati nelle macchine ad elica eolica: orizzontale e verticale. Tutti funzionano su un principio simile, sebbene con il set di giranti che fa girare un albero attraverso un cambio per azionare vari meccanismi.
Le turbine eoliche a trasmissione orizzontale sono i tipi e i meccanismi di azionamento più comuni come pompe dell’acqua, generatori e strumenti meteorologici. I design delle giranti nelle eliche eoliche a trasmissione orizzontale tendono a inclinarsi maggiormente verso i tipi di aeromobili convenzionali. Gli strumenti delle stazioni meteorologiche utilizzano spesso una serie o tazze radiali a forma di ciotola come giranti, mentre le turbine eoliche che generano energia utilizzano design a pale lunghe e sottili. Una caratteristica di questo tipo di elica eolica è che deve essere trasformata in vento per funzionare correttamente. Ciò si ottiene solitamente collegando un timone alla testa dell’elica o ruotando la testa elettricamente tramite un meccanismo di azionamento separato.
I progetti di eliche eoliche a trasmissione verticale in genere utilizzano giranti cilindriche a stecche di tipo a ventola per azionare un albero orientato verticalmente. Questi modelli vengono solitamente utilizzati per la generazione di energia e gli azionamenti di strumenti meteorologici. Sono particolarmente efficaci perché la superficie totale di appoggio del vento delle giranti tende ad essere più grande rispetto ai progetti di eliche convenzionali. Il vantaggio principale dell’utilizzo di questo design è che è unidirezionale e non ha bisogno di essere costantemente girato controvento.