Sistemi di generazione a turbina eolica Parte 2: Sicurezza degli aerogeneratori di piccola taglia

Transcript

1 N O R M A I T A L I A N A C E I Norma Italiana CEI EN Data Pubblicazione Classificazione Edizione Prima Titolo Fascicolo Sistemi di generazione a turbina eolica Parte 2: Sicurezza degli aerogeneratori di piccola taglia Title Wind turbine generator systems Part 2: Safety of small wind turbines APPARECCHIATURE ELETTRICHE PER SISTEMI DI ENERGIA E PER TRAZIONE COMITATO ELETTROTECNICO ITALIANO CNR CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE AEI ASSOCIAZIONE ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA ITALIANA

2 SOMMARIO La presente Norma, parte seconda della Norma EN e identica alla Pubblicazione IEC , riguarda la sicurezza, la garanzia della qualità e integrità tecnica relative ai sistemi di generazione a turbina eolica (aerogeneratori) di piccola taglia aventi un area spazzata inferiore a 40 m 2 e che generano corrente ad una tensione inferiore a 1000 V c.a. o 1500 V c.c.. Essa si applica anche a tutti i sottosistemi dei piccoli aerogeneratori, come i meccanismi di protezione, i sistemi elettrici interni, i sistemi meccanici, le strutture di supporto, le fondazioni e le apparecchiature di connessione elettriche con il carico. DESCRITTORI DESCRIPTORS Generatori eolici Wind generators; Prove Safety; Progettazione Design; Calcolo Computation; Sollecitazioni Stresses; Carichi Loads; Forze Forces; Protezione Protection; Protezione contro i contatti diretti Protection against live parts; Installazione Installation; Manutenzione Maintenance; Prove Tests; COLLEGAMENTI/RELAZIONI TRA DOCUMENTI Nazionali Europei (IDT) EN : ; Internazionali (IDT) IEC : ; Legislativi INFORMAZIONI EDITORIALI Norma Italiana CEI EN Pubblicazione Norma Tecnica Carattere Doc. Stato Edizione In vigore Data validità Ambito validità Europeo Varianti Ed. Prec. Fasc. Nessuna Nessuna Comitato Tecnico 88-Sistemi di generazione a turbina eolica Approvata dal Presidente del CEI in Data CENELEC in Data Sottoposta a inchiesta pubblica come Documento originale Chiusa in data Gruppo Abb. 3 Sezioni Abb. B Prezzo Norma IEC 96 SFr ICS ; CDU LEGENDA (IDT) La Norma in oggetto è identica alle Norme indicate dopo il riferimento (IDT) CEI - Milano Riproduzione vietata. Tutti i diritti sono riservati. Nessuna parte del presente Documento può essere riprodotta o diffusa con un mezzo qualsiasi senza il consenso scritto del CEI. Le Norme CEI sono revisionate, quando necessario, con la pubblicazione sia di nuove edizioni sia di varianti. È importante pertanto che gli utenti delle stesse si accertino di essere in possesso dell ultima edizione o variante.

3 Europäische Norm Norme Européenne European Standard Norma Europea EN Giugno 1996 Sistemi di generazione a turbina eolica Parte 2: Sicurezza degli aerogeneratori di piccola taglia Wind turbine generator systems Part 2: Safety of small wind turbines Aérogénérateurs Partie 2: Sécurité des petits aérogénérateurs Windenergieanlagen Teil 2: Sicherheit kleiner Windenergieanlagen CENELEC members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this European Standard the status of a National Standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references concerning such National Standards may be obtained on application to the Central Secretariat or to any CENELEC member. This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language and notified to the CENELEC Central Secretariat has the same status as the official versions. CENELEC members are the national electrotechnical committees of: Austria, Belgium, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Iceland, Ireland, Italy, Luxembourg, Netherlands, Norway, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and United Kingdom. I Comitati Nazionali membri del CENELEC sono tenuti, in accordo col regolamento interno del CEN/CENE- LEC, ad adottare questa Norma Europea, senza alcuna modifica, come Norma Nazionale. Gli elenchi aggiornati e i relativi riferimenti di tali Norme Nazionali possono essere ottenuti rivolgendosi al Segretario Centrale del CENELEC o agli uffici di qualsiasi Comitato Nazionale membro. La presente Norma Europea esiste in tre versioni ufficiali (inglese, francese, tedesco). Una traduzione effettuata da un altro Paese membro, sotto la sua responsabilità, nella sua lingua nazionale e notificata al CENELEC, ha la medesima validità. I membri del CENELEC sono i Comitati Elettrotecnici Nazionali dei seguenti Paesi: Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Islanda, Italia, Lussemburgo, Norvegia, Olanda, Portogallo, Regno Unito, Spagna, Svezia e Svizzera. CENELEC 1996 Copyright reserved to all CENELEC members. I diritti di riproduzione di questa Norma Europea sono riservati esclusivamente ai membri nazionali del CENELEC. Comitato Europeo di Normalizzazione Elettrotecnica European Committee for Electrotechnical Standardization C E N E L E C Secrétariat Central: rue de Stassart 35, B Bruxelles Comité Européen de Normalisation Electrotechnique Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung

4 CONTENTS INDICE Rif. Topic Argomento Pag. INTRODUCTION INTRODUZIONE 1 1 GENERAL 1.1 Scope and object Normative reference Definitions Symbols and units... Fig. 1 Definition of the system of axes for HAWT Abbreviations... GENERALITÀ 2 Oggetto e scopo... 2 Riferimento normativo... 2 Definizioni... 2 Simboli e unità di misura... 5 Definizione dei sistemi di assi per gli aerogeneratori ad asse orizzontale... 7 Abbreviazioni PRINCIPAL ELEMENTS 2.1 General Quality assurance... ELEMENTI PRINCIPALI 7 Generalità... 7 Garanzia della qualità EXTERNAL CONDITIONS CONDIZIONI ESTERNE 8 4 STRUCTURAL DESIGN 4.1 General Design methodology Loads Load cases... Tab. 1 Design load cases for the simplified load calculation method Simplified load calculation... Fig. 2 Drag coefficients C d Stress calculation... Tab. 2 Equivalent stresses Safety factors and characteristic material values Tab. 3 Safety factors... PROGETTO STRUTTURALE 9 Generalità... 9 Metodologia di progetto... 9 Carichi... 9 Ipotesi di carico Ipotesi di carico di progetto per il metodo semplificato di calcolo dei carichi Calcolo dei carichi semplificato Coefficienti di resistenza C d Calcolo delle sollecitazioni Sollecitazioni equivalenti Coefficienti di sicurezza e valori caratteristici dei materiali Coefficienti di sicurezza SWTGS PROTECTION GENERAL 5.1 General Functional requirements of the protection system... PROTEZIONE DEGLI AEROGENERATORI DI PICCOLA TAGLIA 17 Generalità Requisiti funzionali del sistema di protezione SUPPORT STRUCTURE 6.1 General Towers Foundations and anchors Other support structures... 7 ELECTRICAL SYSTEM OF THE SWTGS 7.1 General Electromagnetic compatibility Operating conditions Protection against direct and indirect contacts Switching devices Malfunction of electrical system Conductors... STRUTTURA DI SOSTEGNO 17 Generalità Torri Fondazioni e sistemi di ancoraggio Altre strutture di sostegno SISTEMA ELETTRICO DEGLI AEROGENERATORI DI PICCOLA TAGLIA 19 Generalità Compatibilità elettromagnetica Condizioni di funzionamento Protezione contro i contatti diretti e indiretti Apparecchi di manovra Malfunzionamenti del sistema elettrico Conduttori Pagina iv

5 8 DOCUMENTATION DOCUMENTAZIONE 20 9 TESTING 9.1 General Component tests Operational tests Dynamic tests... ANNEX/ALLEGATO A BIBLIOGRAPHY PROVE 21 Generalità Prove sui componenti Prove di funzionamento Prove dinamiche BIBLIOGRAFIA 23 ANNEX/ALLEGATO ZA Normative references to International Publications with their corresponding European publications Riferimenti normativi alle Pubblicazioni Internazionali con le corrispondenti Pubblicazioni Europee 24 Pagina v

6 Note FOREWORD The text of document 85/53FDIS, future edition 1 of IEC , prepared by IEC TC 88, Wind turbine generator systems, was submitted to the IEC-CENELEC parallel vote and was approved by CENELEC as EN on 1996/03/05. The following dates were fixed: latest date by which the EN has to be implemented at national level by publication of an identical national Standard or by endorsement (dop) 1997/01/01 latest date by which the national Standards conflicting with the EN have to be withdrawn (dow) 1997/01/01 For products which have complied with the relevant national Standard before 1997/01/01, as shown by the manufacturer or by a certification body, this previous Standard may continue to apply for production until 2002/01/01. Annexes designated normative are part of the body of the Standard. Annexes designated informative are given for information only. In this Standard, Annex ZA is normative and Annexes A is informative. Annex ZA has been added by CENELEC. Subclauses, tables and figures which are additional to those in Part 1 are numbered starting from 101. In this Standard, the following print types are used: Requirements proper. Test specifications. Explanatory matter. CENELEC common modifications. PREFAZIONE Il testo del documento 85/53FDIS, futura edizione 1 della Pubblicazione IEC , del CT IEC 88 Apparecchiature elettriche per uso medico, è stato sottoposto al voto parallelo IEC-CEN- ELEC ed è stato approvato dal CENELEC come Norma Europea EN il 5 marzo Sono state fissate le date seguenti: data ultima entro la quale la EN deve essere applicata a livello nazionale mediante pubblicazione di una Norma nazionale identica o mediante adozione (dop) 01/01/1997 data ultima entro la quale le Norme nazionali contrastanti con la EN devono essere ritirate (dow) 01/01/1997 Per i prodotti che erano conformi alle relative Norme nazionali prima del 01/01/1997, come indicato dal costruttore o da un Organismo di Certificazione, la Norma precedente può continuare ad essere applicata per la produzione fino al 01/07/2002. Gli Allegati indicati come normativi sono parte integrante della Norma. Gli Allegati indicati come informativi sono dati solo per informazione. Nella presente Norma, l Allegato ZA è normativo e gli Allegati A, sono informativi. L Allegato ZA è stato aggiunto dal CENELEC. I paragrafi, le tabelle e le figure che sono in aggiunta a quelle della Parte 1 sono numerate partendo da 101. Nella presente Norma si utilizzano i seguenti tipi di stampa: Prescrizioni Modalità di prova Note esplicative Modifiche comuni CENELEC. ENDORSEMENT NOTICE The text of the International Standard IEC (1996) was approved by CENELEC as a European Standard. AVVISO DI ADOZIONE Il testo della Pubblicazione IEC (1996) è stato approvato dal CENELEC come Norma Europea. Pagina vi

7 INTRODUCTION This Part of IEC 1400 outlines minimum safety requirements for small wind turbine generator systems, and is not intended for use as a complete design specification or istruction manual. Compliance with this Standard does not relive any person, organization, or corporation from the responsibility of observing other applicable regulations. INTRODUZIONE La presente Parte della IEC 1400 definisce le prescrizioni minime di sicurezza per i sistemi di generazione a turbina eolica (aerogeneratori) di piccola taglia e non è destinata all utilizzo come una specifica di progetto completa o come un manuale d uso. La conformità alla presente Norma non solleva alcuna persona, organizzazione o società dalla responsabilità di osservare altre regolamentazioni applicabili. 32 Pagina 1 di 26

8 1 GENERAL GENERALITÀ 1.1 Scope and object This Part of IEC 1400 deals with safety philosophy, quality assurance, engineering integrity and specifies requirements for the safety of small wind turbine generator systems (SWTGS), including design, installation, maintenance and operation under specified external conditions. Its purpose is to provide the appropriate level of protection against damage from hazards from these systems during their planned lifetime. This Standard is concerned with all subsystems of SWTGS such as protection mechanisms, internal electrical systems, mechanical systems, support structures, foundations and the electrical interconnection with the load. This Standard applies to SWTGS with swept area smaller than 40 m 2 and generating at a voltage below 1000 V a.c. or 1500 V d.c. This Standard should be used together with the appropriate IEC and ISO Standards (see 1.2). 1.2 Normative reference The following normative documents contains provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this Part of IEC At the time of publication, the edition indicated was valid. All normative documents are subject to revision, and parties to agreements based on this Part of IEC 1400 are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative document indicated below (1). Members of IEC and ISO maintain registers of currently valid International Standards. 1.3 Definitions For the purpose of this part of IEC 1400, the following definitions apply: Brake (wind turbines) Device capable of reducing the rotor speed or stopping rotation Control system (wind turbines) Subsystem that receives information about the condition of the wind turbine and/or its environment, and adjusts the wind turbine in order to maintain it within its operating limits. Oggetto e scopo La presente Parte della CEI 1400 riguarda la filosofia della sicurezza, la garanzia della qualità e l integrità tecnica e fornisce le prescrizioni relative alla sicurezza dei sistemi di generazione a turbina eolica (aerogeneratori) di piccola taglia, comprendendo la progettazione, l installazione, la manutenzione e il funzionamento nelle condizioni ambientali specificate. Scopo della Norma è quello di fornire un appropriato livello di protezione contro i danni derivanti da tutti i rischi che questi sistemi possono presentare durante la loro durata di vita. La presente Norma si applica a tutti i sottosistemi dei piccoli aerogeneratori, come i meccanismi di protezione, i sistemi elettrici interni, i sistemi meccanici, le strutture di supporto, le fondazioni e le apparecchiature di connessione elettrica con il carico. La presente Norma si applica ai piccoli aerogeneratori aventi un area spazzata inferiore a 40 m 2 che generano corrente ad una tensione inferiore a 1000 V c.a. o 1500 V c.c. È opportuno che la presente Norma venga utilizzata congiuntamente alle appropriate Norme ISO e Pubblicazioni IEC (vedi 1.2). Riferimento normativo I documenti normativi sotto elencati contengono disposizioni che, tramite riferimento nel presente testo, costituiscono disposizioni per la presente Parte della IEC Al momento della pubblicazione della presente Norma, l edizione indicata era in vigore. Tutti i documenti normativi sono soggetti a revisione, e gli utilizzatori della presente Parte della IEC 1400 sono invitati ad applicare le edizioni più recenti dei documenti normativi sottoelencati (1). Presso i membri della IEC e dell ISO sono disponibili gli elenchi aggiornati delle Norme in vigore. Definizioni Ai fini della presente Parte della CEI 1400 si applicano le definizioni riportate qui di seguito: Freno (di un aerogeneratore) Dispositivo in grado di ridurre la velocità di rotazione o di arrestare il rotore. Sistema di controllo (di un aerogeneratore) Sottosistema che riceve informazioni sulle condizioni dell aerogeneratore e/o dell ambiente circostante e regola l aerogeneratore in modo da mantenerlo entro i propri limiti di funzionamento. (1) Editor s Note: For the Publication, see Annex ZA. (1) N.d.R. Per la Pubblicazione, si rimanda all Allegato ZA. Pagina 2 di 26

9 1.3.3 Cut-in wind speed (V in ) Lowest wind speed at hub height at which the wind turbine starts to produce useable power (see hub height) Cut-out wind speed (V out ) Maximum wind speed at hub height at which the wind turbine is designed to produce useable power (see hub height) Design limits Maximum or minimum values used in a design Design situation Possible mode of wind turbine operation (for example power production, parking etc.) External conditions (wind turbines) Factors affecting the operation of wind turbine, including the wind regime, other climatic factors (snow, ice, etc.) Fall-safe Design property of an item which prevents its failures from resulting in critical faults Gust Temporary change in the wind speed which may be characterized by its rise-time, its amplitude and its duration Horizontal axis wind turbine (HAWT) Wind turbine whose rotor axis is substantially parallel to the wind flow Hub Fixture for attaching the blades or blade assembly to the rotor shaft Hub height (wind turbines) Height of the centre of the wind turbine rotor above the terrain surface. For a vertical axis wind turbine, the hub height is the height of the equator plane Idling (wind turbines) Condition of a wind turbine generator that is rotating slowly and not producing power limit state State of a structure and the loads acting upon it beyond which the structure no longer satisfies the design requirements (see ISO 2394). Nota/Note The purpose of design calculations (that is the design requirement for the limit state) is to keep the probability of a limit state being reached below a certain value prescribed for the type of structure in question (see ISO 2394). Velocità del vento di inserimento (V in ) Velocità minima del vento all altezza del mozzo a cui l aerogeneratore inizia a produrre potenza utilizzabile (vedi altezza del mozzo). Velocità del vento di stacco (V out ) Velocità massima del vento all altezza del mozzo per cui l aerogeneratore è stato progettato per produrre una potenza utilizzabile (vedi altezza del mozzo). Limiti di progetto Valori minimi o massimi utilizzati in un progetto. Situazione di progetto Modo di funzionamento possibile di un aerogeneratore (per esempio produzione di potenza, parcheggio ecc.). Condizioni esterne (ad un aerogeneratore) Fattori che influiscono sul funzionamento di un aerogeneratore, compresi il regime di vento e altri fattori climatici (come per es. neve, ghiaccio, ecc.). Sicurezza intrinseca (fail safe) Caratteristica di progetto di un componente che evita che i suoi guasti diventino guasti critici. Raffica Aumento temporaneo nella velocità del vento, che può essere caratterizzato dal suo tempo di salita, dalla sua ampiezza e dalla sua durata. Aerogeneratore ad asse orizzontale (HAWT) Aerogeneratore con asse del rotore sostanzialmente parallelo alla direzione del vento. Mozzo Elemento che consente di fissare le pale o l assieme delle pale all albero del rotore. Altezza del mozzo (di un aerogeneratore) Altezza del centro del rotore dell aerogeneratore dalla superficie del suolo. Per gli aerogeneratori ad asse verticale, l altezza del mozzo è l altezza del piano equatoriale. Funzionamento a vuoto (di un aerogeneratore) Condizione di un aerogeneratore che ruota lentamente e non produce potenza. Stato limite Stato di una struttura e dei carichi agenti su di essa oltre il quale la struttura non può più soddisfare i requisiti di progetto (vedi ISO 2394). Lo scopo dei calcoli di progetto (cioè i requisiti di progetto per lo stato limite) è quello di mantenere la probabilità di raggiungere uno stato limite al di sotto di un certo valore prescritto per il tipo di struttura in questione (vedi ISO 2394). Pagina 3 di 26

10 Load case Combination of a design situation and an external condition which results in a structural loading Mean wind speed Statistical mean of the instantaneous value of the wind speed averaged over a given time period which can vary from a few seconds to many years Nacelle Housing which contains the drive-train and other equipment on top of a HAWT tower Parking Situation to which a wind turbine returns after a normal shut-down Power output Power delivered by a device in a specific form and for a specific purpose. Ipotesi di carico Combinazione di una situazione di progetto e una condizione esterna che risulta in un carico sulla struttura. velocità media del vento Media statistica dei valori istantanei della velocità del vento calcolata su un dato periodo di tempo, che può variare da alcuni secondi a molti anni. Navicella Alloggiamento che contiene la linea di trasmissione meccanica e altri componenti sulla sommità del sostegno di un aerogeneratore ad asse orizzontale. Parcheggio Situazione a cui ritorna una turbina eolica dopo un arresto normale. Potenza di uscita (resa) Potenza fornita da un dispositivo in una forma specifica e per uno scopo specifico. Nota/Note (wind turbines) The electric power delivered by a WTGS. (Aerogeneratori) potenza elettrica fornita da un aerogeneratore Protection system (wind turbines) System which ensures that the wind turbine remains within its design limits Rated power Quantity of power assigned, generally by a manufacturer, for a specified operating condition of a component, device or equipment. Nota/Note (wind turbines) Maximum continuous electrical power output which the wind turbine is designed to achieve under normal operating conditions Rated wind speed (V R ) Specified wind speed at which a wind turbine s rated power is achieved Reference extreme wind speed (V exr ) 10 min average wind speed at hub height with a recurrence interval of 50 years Rotor speed (wind turbines) Rotational speed of a wind turbine rotor about its axis Sate life Prescribed service life with a declared probability of catastrophic failure Shut-down (wind turbines) Transitional state of a wind turbine between power production and standstill or idling. Sistema di protezione (di un aerogeneratore) Sistema che assicura che un aerogeneratore rimanga entro i limiti di progetto. Potenza nominale Valore di potenza assegnato, generalmente dal costruttore, per una specifica condizione di funzionamento di un componente, dispositivo o apparecchio. (Aerogeneratori) Valore massimo di progetto della potenza elettrica continua di uscita che un aerogeneratore può raggiungere in normali condizioni di funzionamento. Velocità del vento nominale (V R ) Velocità specificata del vento a cui viene raggiunta la potenza nominale dell aerogeneratore. Velocità estrema del vento di riferimento (V exr ) Valore medio, calcolato su 10 minuti, della velocità del vento all altezza del mozzo con un intervallo di ripetizione di 50 anni. Velocità del rotore (di un aerogeneratore) Velocità di rotazione del rotore di un aerogeneratore intorno al proprio asse. Durata di vita in sicurezza (safe life) Durata prescritta della vita operativa con una probabilità dichiarata di guasto catastrofico. Arresto (di un aerogeneratore) Stato di transizione di un aerogeneratore tra la produzione di energia e lo stato di quiete o di funzionamento a vuoto. Pagina 4 di 26

11 Support structure (wind turbines) Part of a wind turbine comprising the tower and foundation Swept area (for HAWT) Area of the projection, upon a plane perpendicular to the wind velocity vector, of the circle along which the rotor blade tips move during rotation Turbulence intensity Ratio of the wind speed standard deviation to the mean wind speed, determined from the same set of measured data samples of wind speed, and taken over a specified period of time Wind shear Variation of wind velocity across a plane normal to the wind direction Wind speed: At a specified point in space, the speed of motion of a minute amount of air surrounding the specified point Wind turbine generator system System which converts the kinetic energy in the wind into electrical energy Yawing (for HAWT) Rotation of the rotor axis about a vertical axis. 1.4 Symbols and units struttura di sostegno (di un aerogeneratore) Parte di un aerogeneratore che comprende la torre e le fondazioni. Area spazzata (di un aerogeneratore ad asse orizzontale) Area della protezione, su un piano perpendicolare al vettore della velocità del vento, del cerchio descritto dalle estremità delle pale dell aerogeneratore durante la rotazione. intensità della turbolenza Rapporto tra lo scarto quadratico medio delle velocità del vento e la velocità media del vento, determinati sulla base della stessa serie di dati di misura della velocità del vento e rilevati durante un periodo di tempo specificato. Gradiente della velocità del vento Variazione della velocità del vento attraverso un piano normale rispetto alla direzione del vento. Velocità del vento In un punto specificato dello spazio, la velocità del moto di una minuscola quantità di aria nell intorno del punto stesso. Sistema di generazione a turbina eolica (aerogeneratore) Sistema che converte l energia cinetica del vento in energia elettrica. Imbardata (di un aerogeneratore ad asse orizzontale) Rotazione dell asse del rotore attorno a un asse verticale. Simboli e unità di misura A superficie della sezione section area proiezione di una superficie su un piano perpendicolare alla direzione A proj del vento area projected on to a plane perpendicular to the wind direction B numero di pale number of blades C coefficiente di resistenza d drag coefficient e distanza tra il rotore e il centro della torre distance between rotor and tower centre e distanza tra il centro di gravità del rotore e l asse di rotazione r distance from the centre of gravity of the rotor to the rotation axis F forza force F xb, F yb, F forze sulla pala e alla radice della pala zb forces on blade at the blade root forze sull albero del rotore in corrispondenza del punto d attacco del F x-shaft, F y-shaft, F z-shaft rotore forces on the rotor shaft at the rotor attachment point g accelerazione di gravità acceleration due to gravity h altezza dal suolo dell albero del rotore height above ground of the rotor shaft l momento d inerzia della pala B blade moment of inertia [m 2 ] [m 2 ] [ ] [ ] [m] [m] [N] [N] [N] [ms -2 ] [m] [kgm 2 ] Pagina 5 di 26

12 l distanza dal centro di gravità del rotore al primo supporto rb distance from rotor centre of gravity to first bearing M coppia nominale del freno meccanico brake nominal torque of mechanical brake M xb, M yb, M momenti sulla pala in corrispondenza della radice della pala zb moments on the blade at the blade root momento torcente sull albero del rotore in corrispondenza del primo M x-shaft supporto torsion moment on the rotor shaft at the first bearing momento flettente sull albero del rotore in corrispondenza del primo M b-shaft supporto bending moment on the rotor shaft at the first bearing m massa di una palla B mass of blade m massa del rotore r mass of the rotor m massa della navicella n mass of the nacelle n velocità del rotore s speed of the rotor n velocità massima del rotore max maximum speed of the rotor n velocità del rotore alla velocità del vento nominale R rotor speed at rated wind speed potenza nominale del sistema di generazione a turbina eolica di P R piccola taglia SWTGS rated power Q coppia dell albero del rotore alla velocità del vento nominale R rotor shaft torque at rated wind speed R raggio del rotore radius of rotor distanza del centro di gravità di una pala al punto di giunzione radice R cgb della pala/mozzo distance from the centre of gravity of a blade to the blade root-hob junction R resistenza caratteristica del materiale char characteristic material strength V velocità del vento di inserimento in cut-in wind speed V velocità del vento di stacco out cur-out wind speed V velocità del vento all altezza del mozzo hub wind speed at hub height V velocità estrema del vento di riferimento r rated wind speed V modulo della sezione exr reference extreme wind speed W modulo della sezione b section modulus γ fattore di sicurezza safety factor η rendimento efficiency λ rapporto della velocità periferica rispetto a V R R tip speed ratio at V R ρ densità dell aria density of air σ sollecitazione stress σ sollecitazione di progetto (calcolata in base ai carichi di progetto) d design stress (calculated from design loads) σ sollecitazione equivalente eq equivalent stress τ sollecitazione di taglio shear stress ω velocità angolare d imbardata angular rate of yawing [m] [Nm] [Nm] [Nm] [Nm] [kg] [kg] [kg] [r/min] [r/min] [r/min] [W] [Nm] [m] [m] [Nm -2 ] [ms -1 ] [ms -1 ] [ms -1 ] [m 3 ] [-] [-] [kgm -3 ] [Nm -2 ] [Nm-2] [kgm -3 ] [Nm -2 ] [Nm -2 ] [Nm -2 ] [Nm -2 ] [S -1 ] Pagina 6 di 26

13 Fig. 1 Nota/Note To define the directions of the loads, the system of axes shown in Fig. 1 are used. Definition of the system of axes for HAWT The blade axis system rotates with the rotor. The shaft axis system rotates with the nacelle. The tower axis system is fixed. Per identificare le direzioni dei carichi, si utilizza il sistema di assi illustrato nella Fig. 1. Definizione dei sistemi di assi per gli aerogeneratori ad asse orizzontale Il sistema di assi delle pale ruota con il rotore Il sistema di assi dell albero ruota con la navicella. Il sistema di assi della torre è fisso. 1.5 Abbreviations SWTGS Small wind turbine generator system HAWT Horizontal axis wind turbine 2 PRINCIPAL ELEMENTS Abbreviazioni SWTGS Sistema di generazione a turbina eolica (aerogeneratore) di piccola taglia HAWT Aerogeneratore ad asse orizzontale ELEMENTI PRINCIPALI 2.1 General The engineering integrity includes the design of the structural, mechanical, electrical and control systems. It shall be achieved by following the requirements of this Standard in respect to design, manufacture and quality management. A combination of existing technologies is used in the installation, operation and maintenance of SWTGS. Safety procedures, which have been established in those technologies, shall be followed. Generalità L integrità tecnica dei sistemi di controllo, elettrici, meccanici e strutturali dell aerogeneratore deve essere ottenuta seguendo le prescrizioni della presente Norma per quanto riguarda il progetto, la costruzione e la gestione della qualità. Per il montaggio, l esercizio e la manutenzione degli aerogeneratori di piccola taglia si utilizza una combinazione di tecnologie esistenti. Devono essere seguite le procedure di sicurezza che sono state stabilite per tali tecnologie. Pagina 7 di 26

14 2.2 Quality assurance Quality assurance shall be an integral part of the design, procurement and manufacture of a SWTGS and all its components; and also of the documentation of assembly, installation, operation and maintenance. It is recommended that the quality system complies with the requirements of ISO 9001, ISO 002 and ISO EXTERNAL CONDITIONS The external conditions described in this clause shall be considered in the design of the SWTGS. These conditions are dependent on the intended site or site type for the SWTGS installation. Two turbine classes are defined: a normal class and a special class. The intention of the normal class is to cover most applications. The parameters for the normal SWTGS class are intended to represent the characteristic values of many different sites and are not adjusted to give a precise representation of any specific site. It is the responsibility of the project engineer or the equipment owner to verify that conditions at the actual installation site are more benign than those prescribed for the given turbine class. To cover cases where special design conditions are necessary, the special class shall be applied. The values for the external conditions for the special class shall be defined and specified by the designer. For the normal class, the following values for the external conditions shall be considered: a reference extreme wind speed V exr of 35 m/s at hub height; a normal system operation temperature range of -10 C to 40 C; an extreme system operation temperature range of -20 C to +50 C; a relative humidity of 95%; an atmospheric content equivalent to that of a non-polluted inland atmosphere; a sea level air density ρ = 1,225 kg/m 3. Garanzia della qualità La garanzia della qualità deve essere una parte integrante del progetto, della fornitura e della costruzione di un aerogeneratore di piccola taglia e di tutti i suoi componenti, nonché della documentazione relativa al montaggio, all installazione, all esercizio e alla manutenzione. Si raccomanda che il sistema di qualità sia conforme ai requisiti delle Norme ISO 9001, ISO 9002 e ISO CONDIZIONI ESTERNE Nel progetto di un aerogeneratore di piccola taglia devono essere considerate le condizioni esterne descritte nel presente articolo. Tali condizioni dipendono dal sito o dal tipo di sito previsto per l installazione dell aerogeneratore. Sono state definite due classi di aerogeneratori di piccola taglia: una classe normale e una classe speciale. Il fine della classe normale è quello di comprendere la maggior parte delle applicazioni. I parametri per la classe normale di aerogeneratori sono intesi come rappresentativi dei valori caratteristici di molti siti differenti e non sono adatti a fornire una precisa rappresentazione di alcun luogo specifico. È responsabilità del progettista o del proprietario dell impianto verificare che le condizioni esistenti nell effettivo sito d installazione siano più favorevoli di quelle prescritte per la classe di aerogeneratori considerata. Per comprendere i casi in cui sono necessarie speciali condizioni di progetto, deve essere applicata la classe speciale. I valori rappresentativi delle condizioni esterne per la classe speciale devono essere definiti e indicati dal progettista. Per la classe normale, devono essere considerati i seguenti valori per le condizioni esterne: una velocità estrema del vento di riferimento V exr di 35 m/s all altezza del mozzo; una temperatura di funzionamento normale del sistema compresa tra -10 e +40 C; una temperatura di funzionamento estrema del sistema compresa tra -20 e +50 C; un umidità relativa del 95%; un contenuto atmosferico equivalente a quello dell atmosfera continentale non inquinata; una densità dell aria al livello del mare di ρ =1,225 kg/m 3. Pagina 8 di 26

15 4 STRUCTURAL DESIGN PROGETTO STRUTTURALE 4.1 General The SWTGS structural design shall be based on a verification of the structural integrity of the load-carrying components. The ultimate and fatigue strength of the structural members of the SWTGS shall be verified by testing or calculation to demonstrate the structural safety of a SWTGS with the appropriate safety level. The structural design should be based on ISO 2394, where applicable. An acceptable safety level shall be ascertained and verified by calculation or tests to demonstrate that the design loading will not exceed the relevant design resistance. 4.2 Design methodology Verification of the achievement of engineering integrity shall be made by calculation and/or by testing. The selection of test conditions, including the test loads, shall take account of the appropriate safety level. Calculations shall be performed using appropriate design methods. The load level in any proof test shall reflect the level of safety applied in the corresponding calculated verification. The design of a SWTGS shall be based on design values for the external conditions in combination with the relevant design situation for the SWTGS from which the load cases are derived. All relevant load cases shall be analysed with respect to the engineering integrity. It shall be verified that limit states are not exceeded for the wind turbine design. Ultimate limit states which may require consideration include: loss of equilibrium of the structure, or any part of the SWTGS which is considered as a rigid body; failure by excessive deformation, fracture (including fracture induced by fatigue), or loss of stability of the structure or any part of it, including support structure. 4.3 Loads The following types of loads shall be considered in the design: Aerodynamic loads Aerodynamic loads are static and dynamic loads which are caused by the airflow and its interaction with the stationary and moving parts of a SWTGS. Generalità Il progetto strutturale di un aerogeneratore deve essere basato sulla verifica dell integrità strutturale dei componenti destinati a sostenere i carichi. La resistenza ai carichi estremi e quella a fatica delle parti della struttura dell aerogeneratore devono essere verificate mediante prove o calcoli al fine di dimostrare la sicurezza strutturale dell aerogeneratore stesso con il livello di sicurezza appropriato. È opportuno che il progetto strutturale sia basato sulla Norma ISO 2394 dove applicabile. L esistenza di un livello di sicurezza accettabile deve essere accertata e verificata mediante calcoli o prove al fine di dimostrare che i carichi di progetto non supereranno la corrispondente resistenza di progetto. Metodologia di progetto La verifica del raggiungimento dell integrità tecnica deve essere effettuata mediante calcoli e/o prove. La selezione delle condizioni di prova, ivi inclusi i carichi di prova, deve tener conto del livello di sicurezza appropriato. I calcoli devono essere effettuati utilizzando metodi di progetto appropriati. Il livello di carico applicato in qualsiasi prova deve riflettere i coefficienti di sicurezza adottati nel calcolo corrispondente. Il progetto di un aerogeneratore di piccola taglia deve essere basato sui valori di progetto assunti per le condizioni esterne combinati con le situazioni di progetto applicabili per l aerogeneratore stesso, da cui sono tratte le ipotesi di carico. Tutte le ipotesi di carico applicabili devono essere analizzate in funzione dell integrità tecnica. Si deve verificare che non vengano superati gli stati limite per il progetto dell aerogeneratore. Gli stati limite estremi che richiedono considerazione comprendono: perdita di equilibrio della struttura, o di una qualsiasi parte dell aerogeneratore che è considerata come un corpo rigido; guasto dovuto a deformazione eccessiva, frattura (compresa la frattura indotta da fatica) o perdita di stabilità della struttura o di una qualsiasi parte di essa, comprese le strutture di sostegno. Carichi Nel progetto si deve tener conto dei seguenti tipi di carico: Carichi aerodinamici I carichi aerodinamici sono carichi statici e dinamici causati dal flusso d aria e dalla sua interazione con le parti ferme e quelle in movimento dell aerogeneratore. Pagina 9 di 26

16 The airflow is dependent upon the rotational speed of the rotor, the average wind speed across the rotor plane, the turbulence, the density of the air, and the aerodynamic shapes and their interactive effects, including aeroelastic effects. Inertial and gravitational loads Inertial and gravitational loads result in static and dynamic loads acting on the SWTGS, due to vibration, rotation and gravity. Il flusso d aria dipende dalla velocità di rotazione del rotore, dalla velocità media del vento sul piano del rotore, dalla turbolenza, dalla densità dell aria, dalle forme aerodinamiche e dai loro effetti interattivi, compresi gli effetti aeroelastici. Carichi inerziali e gravitazionali I carichi inerziali e gravitazionali determinano carichi statici e dinamici che agiscono sull aerogeneratore a causa di vibrazioni, rotazioni e gravità. Dynamic excitations and coupling of vibrating modes shall be considered in the load calculations where appropriate. 4.4 Load cases This subclause describes the definition of design load cases of SWTGS, and specifies the minimum number of load cases to be considered. For design purposes, the life of a SWTGS can be classified by a set of design situations representing the most significant conditions which the SWTGS may experience. In this Standard, these design situations are defined by the operational modes of the SWTGS. The load cases shall be determined from the combination of specific design situations with external conditions. All relevant load cases based upon the type of SWTGS and with reasonable probability of occurrence shall be considered, together with the behaviour of the control and protection system. Generally, the design load cases used to determine the structural integrity of a SWTGS shall be defined from the combinations of normal design situations with both normal and extreme external conditions. In case of a failure in the SWTGS, the load case shall be determined from a combination of the failure design situation with the appropriate external conditions, based on a reasonable probability of occurrence. In 4.5 a recommended practice is given for a simplified load calculation procedure. In general, the method is only valid for HAWT with rigid hub and cantilever blades. To reduce the number of calculations and to simplify the calculations to be performed, only a limited number of load cases will be considered in this procedure. If this method is applied, the influences of dynamics are taken into account in the conservatism of the calculations. Nel calcolo dei carichi si deve inoltre tener conto, dove opportuno, delle eccitazioni dinamiche e dell accoppiamento dei modi di vibrazione. Ipotesi di carico Il presente paragrafo descrive la definizione delle ipotesi di carico di progetto di un aerogeneratore di piccola taglia e specifica il numero minimo di ipotesi di carico da considerare. Ai fini della progettazione, la vita di un aerogeneratore di piccola taglia può essere schematizzata da un insieme di situazioni di progetto che rappresentano le condizioni più significative in cui l aerogeneratore può venire a trovarsi. Nella presente norma tali situazioni di progetto sono definite dai modi di funzionamento dell aerogeneratore. Le ipotesi di carico devono essere determinate partendo dalla combinazione delle condizioni esterne con le situazioni di progetto. Si devono prendere in considerazione tutte le ipotesi di carico pertinenti, in base al tipo di aerogeneratore, che hanno una ragionevole probabilità di occorrenza, unitamente al comportamento del sistema di controllo e di protezione. Generalmente le ipotesi di carico di progetto utilizzate per determinare l integrità strutturale di un aerogeneratore possono essere definite partendo dalle combinazioni di normali situazioni di progetto con condizioni esterne sia normali che estreme. Nel caso di un guasto nell aerogeneratore di piccola taglia, l ipotesi di carico deve essere determinata partendo dalla combinazione della situazione di progetto corrispondente al guasto con le condizioni esterne appropriate, sulla base di una ragionevole probabilità di occorrenza. Al paragrafo 4.5 viene indicata una pratica raccomandata come procedura per il calcolo semplificato del carico. In generale, il metodo è valido solo per aerogeneratori ad asse orizzontale con mozzo rigido e pale cantilever. Al fine di ridurre il numero dei calcoli e di semplificare le operazioni da eseguire, in questa procedura viene considerato solo un numero limitato di ipotesi di carico. Se si applica questo metodo, le influenze dei fenomeni dinamici sono tenute in conto grazie al carattere conservativo dei calcoli. Pagina 10 di 26

17 Tab. 1 Alternatively, load cases can be defined and load calculations can be performed in accordance with IEC This procedure will have to be followed for SWTGS which do not comply with the assumption mentioned in the above paragraph. For the simplified calculation, the load cases to be considered are summarized in Tab. 1. Design load cases for the simplified load calculation method In alternativa, si possono definire delle ipotesi di carico ed eseguire dei calcoli di carico conformemente alla Pubblicazione IEC Questa procedura dovrà essere seguita per aerogeneratori di piccola taglia che non sono conformi all ipotesi citata nel capoverso precedente. Per il calcolo semplificato, le ipotesi di carico da considerare sono riassunte nella Tab. 1. Ipotesi di carico di progetto per il metodo semplificato di calcolo dei carichi Situazione di progetto Design situation Produzione di potenza Power production Arresto Shut-down Parcheggio Parked A B C D E F Ipotesi di carico Load case Carico dovuto al vento variante ciclicamente durante il normale funzionamento Cyclic wind loading during normal operation Velocità del vento Wind inflow Velocità del vento a variazione ciclica intorno a V R Cyclic varying wind speed around V R Tipo di analisi Type of analysis Fatica Fatigue Imbardata Carichi limite Yawing V hub = V R Ultimate loads Perdita di connessione elettrica Loss of electrical connection Arresto normale Normal shut-down V hub = V exr V hub = V R Carichi limite Ultimate loads Carichi limite Ultimate loads Esposizione minima Carichi limite Minimum exposure V hub = 1,4 V exr Ultimate loads Esposizione minima Maximum exposure V hub = V exr Carichi limite Ultimate loads Note Remarks La potenza oscilla ciclicamente tra 1,5 P R e 0,5 P R La velocità del rotore varia ciclicamente da 1,5 n R a 0,5 n R Power alternates cyclically between 1,5 P R and 9.5 P R Rotor speed alternates cyclically between 1,5 n R and 0,5 n R Velocità massima di imbardata possibile Maximum possible yaw speed Misurare la velocità del rotore per una velocità del vento normale ed estrapolare a V exr Measure the rotor speed at normal wind speed and extrapolate to V exr Coppia di frenatura Braking torque Posizione di parcheggio normale Normal parking position Area di attacco massima Maximum attack area Other design load cases relevant for safety shall be considered, if required by the specific SWTGS design. 4.5 Simplified load calculation The method to calculate the load cases listed in Tab. 1 is described below Power production The following three load cases are to be considered Normal operation (load case A) For the load case normal operation, it is assumed that the design load is a fatigue load. To determine the range of the forces and moments in the root of the blades it is assumed that: the aerodynamic forces act on the blade at 2/3 R and on the z-axis of the blade; the electrical power output varies cyclically between 1,5 P R and 0,5 P R where P R is the rated electrical power; the rotor speed varies cyclically between 1,5 n R and 0,5 n R. Se la specifica configurazione dell aerogeneratore lo richiede, si dovrà tener conto delle altre ipotesi di carico di progetto rilevanti ai fini della sicurezza. Calcolo dei carichi semplificato Qui di seguito viene descritto il metodo per calcolare le ipotesi di carico elencate nella Tab. 1. Produzione di potenza Si deve tener conto delle tre ipotesi di carico riportate qui di seguito. Funzionamento normale (ipotesi di carico A) Per l ipotesi di carico funzionamento normale si suppone che il carico di progetto sia un carico a fatica. Per determinare l ampiezza delle forze e dei momenti alla radice delle pale si suppone che: le forze aerodinamiche agiscano sulla pala a 2/3 di R e sull asse z della pala; la potenza elettrica prodotta vari ciclicamente tra 1,5 P R e 0,5 P R, dove P R è la potenza elettrica nominale; la velocità del rotore vari ciclicamente tra 1,5 n R e 0,5 n R. Pagina 11 di 26

18 The ranges are to be considered in the fatigue assessment as peak-to-peak values. The values for the tip speed ratio l R (at rated wind speed) and the rotor torque Q R (at rated wind speed) are given by the equations (1): Le ampiezze da considerare nella valutazione della fatica sono valori da picco a picco. I valori per il rapporto di velocità periferica l R (alla velocità nominale del vento) e per la coppia del rotore Q R (alla velocità nominale del vento) sono dati dalle equazioni (1): (1) (2) (3) (4) where the efficiency η can be taken as 0,8, if no other value is known. Loads in the blade root The range of the centrifugal force in the root of the blades is given in equation (2): The range of the bending moments in the root of the blades is given by equations (3): Loads on the rotor shaft The range of the thrust force in the rotor shaft is given by equation (4): The ranges of the torsion and bending moments in the rotor shaft are given by equations (5): R λ n R π R = V R 30 P Q R 30 R = π η n R πn R F zb = 2 m B R cgb F xb = M yb M yb Q R + 2 m B B R cgb = = dove il rendimento η può essere considerato u guale a 0,8 se non sono noti altri valori. Carichi alla radice della pala L ampiezza della forza centrifuga alla radice della pala è data dall equazione (2): L ampiezza dei momenti flettenti alla radice delle pale è data dalle equazioni (3): Q R λ R B Carichi sull albero del rotore L ampiezza della forza assiale nell albero del rotore è data dall equazione (4): 3 λ R Q R 2R Le ampiezze dei momenti torcente e flettente nell albero del rotore sono dati dalle equazioni (5): (5) M x-shaft = Q R R M y-shaft = 2 m r gl rb + -- F 6 x-shaft Yawing (load case B) For the load case yawing, the ultimate loads (gyroscopic forces and moments) shall be calculated assuming the maximum occurring yaw speed ω max. For the yaw speed ω max, the design values shall be taken. Alternatively, measured values of the maximum yaw speed may be used, if available. If the design values or measured values for ω max are not available, the calculations shall assume a maximum yaw rate of ω max = 1 rad/s. The simplified calculation assumes a rigid hub. Imbardata (ipotesi di carico B) Per l ipotesi di carico imbardata si devono calcolare i carichi limite (forze e momenti giroscopici) adottando la velocità massima d imbardata ω max che può verificarsi. Per la velocità d imbardata ω max, si devono considerare i valori di progetto. In alternativa, se disponibili, possono anche essere usati valori misurati della velocità massima d imbardata. Se i valori di progetto o i valori misurati di ω max non sono disponibili, nei calcoli si deve supporre una velocità massima d imbardata di ω max = 1 rad/s. Il calcolo semplificato presuppone un mozzo rigido. Pagina 12 di 26

19 Loads in the blade root The maximum bending moment due to yaw motion is given by equation (6): Carichi nella radice della pala Il momento flettente massimo dovuto al movimento d imbardata è dato dall equazione (6): (6) M yb-shaft = 2 2m B ω max er cgb πn R + 2ω max l B R -- F 9 x-shaft (7) The other forces and moments are small and can be assumed as zero. Loads on the rotor shaft For a two bladed SWTGS the shaft bending moment due to yaw motion is given by equation (7): M b-shaft,max = Le altre forze e gli altri momenti sono trascurabili e possono essere considerati pari a zero. Carichi sull albero del rotore Per un aerogeneratore di piccola taglia a due pale il momento flettente sull albero dovuto al movimento d imbardata è dato dall equazione (7): πn R R 2 Bω max l B m 30 r g l rb + -- F 6 x=shaft For three and more bladed SWTGS, the shaft bending moment due to yaw motion is given by equation (8): Per aerogeneratori di piccola taglia a tre o più pale il momento flettente sull albero dovuto al movimento d imbardata è dato dall equazione (8): (8) M b-shaft,max The other forces and moments during yawing are small or not in phase and can be assumed as zero. = πn R R Bω max l B m 30 r g l rb + -- F 6 x=shaft Le altre forze e gli altri momenti durante l imbardata sono trascurabili o non in fase e possono essere considerati pari a zero Loss of electrical load (load case C) The maximum possible operational rotor speed n max at loss of electrical load shall be derived by linear extrapolation to V exr from the speed of the unloaded rotor, measured or calculated at a normal wind speed. If the rotor speed is limited by the actions of the control and protection systems, this shall be taken into account in the extrapolation. Loads in the blade root The centrifugal load in the blade root is given by equation (9): Perdita del carico elettrico (ipotesi di carico C) La velocità di funzionamento massima possibile del rotore n max al momento della perdita del carico elettrico deve essere ricavata mediante estrapolazione lineare a V exr partendo dalla velocità del rotore in assenza di carico, misurata o calcolata a una velocità del vento normale. Se la velocità del rotore è limitata dall azione dei sistemi di controllo e di protezione, se ne deve tener conto nell estrapolazione. Carichi nella radice della pala La forza centrifuga nella radice della pala è data dall equazione (9) (9) Loads on the rotor shaft The bending moment in the rotor shaft due to rotor unbalance at maximum rotor speed is given by equation (10): πn max F zb,max = m B R cgb Carichi sull albero del rotore Il momento flettente sull albero dovuto a uno squilibrio del rotore alla massima velocità del rotore è dato dall equazione (10): (10) F zb-shaft,max = m r e π n max r m 30 r g l rb where e r = 0,001 R Shut-down (load case D) In the case of wind turbines with a braking system in the drive train (mechanical brake, electrical brake), the braking moment can be greater than the maximum driving moment. In these cases, the braking moment M brake shall be used in the design calculations of the SWTGS. dove e r = 0,001 R. Arresto (ipotesi di carico D) Nel caso di aerogeneratori aventi un sistema di frenatura nel sistema di trasmissione meccanica (freno meccanico, freno elettrico) il momento di frenatura può essere più elevato del momento motore massimo. In questi casi, nei calcoli di progetto di un aerogeneratore di piccola taglia si deve impiegare il momento frenante M brake Pagina 13 di 26

20 Loads in the blade root The edgewise bending moment in the blade root at a mechanical shut-down is given by equation (11): Carichi nella radice della pala Il momento flettente laterale (edgewise) nella radice della pala al momento di un arresto meccanico è dato dall equazione (11): (11) M xb,max = M x-shaft,max + m B B g R cgb Loads on the rotor shaft The maximum torsion moment on the shaft during shut-down is calculated by equation (12): Carichi sull albero del rotore Il momento torcente massimo sull albero durante un arresto viene calcolato mediante l equazione (12): (12) M x-shaft, max = M brake + Q r In equation (12) it is assumed that the brake is applied while the generator is connected to the load Parked SWTGS The following two load cases are to be considered Normally parked SWTGS (load case E) In this load case, the wind turbine is parked in the normal favourable way, mostly with minimum wind exposure. The loads on the exposed parts of the SWTGS shall be calculated assuming the reference extreme wind speed, increased with a gust factor of 1,4. Loads on each component Nell equazione (12) si suppone che il freno venga applicato mentre il generatore elettrico è collegato al carico. Aerogeneratore parcheggiato Devono essere considerate le due ipotesi di carico seguenti. Aerogeneratore parcheggiato normalmente (ipotesi di carico E) In questa ipotesi di carico l aerogeneratore è parcheggiato nella normale posizione favorevole, nella maggioranza dei casi con un esposizione al vento minima. I carichi sulle parti esposte dell aerogeneratore devono essere calcolati assumendo la velocità estrema del vento di riferimento, moltiplicata per un fattore di raffica di 1,4. Carichi su ciascun componente (13) F = C 1 d 2 -- ρ ( 1, 4V exr ) 2 A proj where C d is the drag coefficient (see Fig. 2); A proj is the component area projected on to a plane perpendicular to the wind direction Parked + fault (SWGTS) (load case F) In the case of a failure in the yaw mechanism, the SWTGS can be exposed to the wind from all directions. Thus, for design purposes, the attack area corresponding to the most unfavourable yaw angle shall be used in the calculations of this load case. The forces on parts of the SWTGS while parked during extreme wind speeds shall be determined as follows. Loads on each component dove C d è il coefficiente di resistenza (vedi Fig. 2); A proj è l area del componente proiettata su un piano perpendicolare alla direzione del vento Aerogeneratore parcheggiato + guasto (ipotesi di carico F) Nel caso di un guasto al meccanismo d imbardata, l aerogeneratore può essere esposto a venti provenienti da tutte le direzioni. Pertanto, ai fini della progettazione, nei calcoli di questa ipotesi di carico si deve usare l area d attacco corrispondente all angolo d imbardata meno favorevole. Le forze sulle parti dell aerogeneratore, mentre questo è parcheggiato ed esposto a velocità del vento estreme, devono essere determinate nel modo seguente. Carichi su ciascun componente (14) F C 1 d 2 -- ρ V 2 = exr Aproj where C d is the drag coefficient (see Fig. 2); A proj is the component area (in its most unfavourable position) projected on to a plane perpendicular to the wind direction. dove C d è il coefficiente di resistenza (vedi Fig. 2); A proj è l area del componente (nella sua posizione più sfavorevole) proiettata su un piano perpendicolare alla direzione del vento. Pagina 14 di 26