La conversión de energía eólica está contribuyendo significativamente a la nueva transición de energía limpia, pero, hasta ahora, dicha contribución está impulsada principalmente por grandes parques eólicos de varios MW. Por otro lado, las necesidades recientes en términos de producción de energía distribuida están revelando un nuevo interés en las tecnologías de conversión de energía eólica a pequeña escala para aplicaciones residenciales y urbanas. En este contexto, los aerogeneradores de eje vertical (VAWT) son a menudo la opción más válida desde el punto de vista de las posibilidades de integración de edificios, pero es bien sabido que sufren una brecha considerable en el rendimiento en comparación con las tecnologías de eje horizontal. Partiendo de estas premisas, en el presente trabajo se investigan algunas soluciones innovadoras para mejorar el rendimiento de un aerogenerador de eje vertical Darrieus a través de enfoques numéricos y de ingeniería. Las intervenciones investigadas incluyen la hibridación del rotor mediante el uso de una sección interna Savonius para mejorar el arranque de la máquina y la posible aplicación de hoyuelos para mejorar el rendimiento del perfil aerodinámico NACA 0021 en la sección externa del rotor. Los resultados demuestran la eficacia de las intervenciones en la obtención de un rotor con rendimientos estables en una gama muy amplia de regímenes de viento.

La conversion de l'énergie éolienne contribue de manière significative à la nouvelle transition vers l'énergie propre, mais, jusqu'à présent, cette contribution est principalement due aux grands parcs éoliens de plusieurs MW. D'autre part, les besoins récents en termes de production d'énergie distribuée révèlent un nouvel intérêt pour les technologies de conversion de l'énergie éolienne à petite échelle pour des applications résidentielles et urbaines. Dans ce contexte, les éoliennes à axe vertical (VAWT) sont souvent le choix le plus valable du point de vue des possibilités d'intégration des bâtiments, mais il est bien connu qu'elles souffrent d'un écart de performance considérable par rapport aux technologies à axe horizontal. Sur la base de ces prémisses, dans le présent travail, certaines solutions innovantes pour améliorer les performances d'une éolienne à axe vertical Darrieus sont étudiées par des approches numériques et techniques. Les interventions étudiées comprennent l'hybridation du rotor par l'utilisation d'une section Savonius interne pour améliorer le démarrage de la machine et l'application éventuelle d'alvéoles pour améliorer les performances du profil aérodynamique NACA 0021 sur la section de rotor externe. Les résultats démontrent l'efficacité des interventions pour obtenir un rotor avec des performances stables dans une très large gamme de régimes de vent.

Wind energy conversion is contributing significantly to the new clean energy transition but, up to now, such contribution is mainly driven by large multi-MW windfarms. On the other hand, the recent needs in terms of distributed energy production are revealing a new interest in small-scale wind energy conversion technologies for residential and urban applications. In this context, vertical axis wind turbines (VAWT) are often the most valid choice from the point of view of building integrating possibilities, but it is well known that they suffer a considerable gap in performance when compared to horizontal axis technologies. Based on these premises, in the present work some innovative solutions for improving the performance of a Darrieus vertical axis wind turbine are investigated through numerical and engineering approaches. The investigated interventions include rotor hybridization by the use of an inner Savonius section for improving the machine's start-up and the possible application of dimples for improving the NACA 0021 airfoil performances on the outer rotor section. Results demonstrate the effectiveness of the interventions in obtaining a rotor with stable performances in a very wide range of wind regimes.

يساهم تحويل طاقة الرياح بشكل كبير في التحول الجديد للطاقة النظيفة، ولكن حتى الآن، فإن هذه المساهمة مدفوعة بشكل أساسي بمزارع الرياح الكبيرة التي تعمل بعدة ميجاوات. من ناحية أخرى، تكشف الاحتياجات الأخيرة من حيث إنتاج الطاقة الموزعة عن اهتمام جديد بتقنيات تحويل طاقة الرياح على نطاق صغير للتطبيقات السكنية والحضرية. في هذا السياق، غالبًا ما تكون توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWT) هي الخيار الأكثر صحة من وجهة نظر بناء إمكانيات التكامل، ولكن من المعروف جيدًا أنها تعاني من فجوة كبيرة في الأداء عند مقارنتها بتقنيات المحور الأفقي. بناءً على هذه الفرضيات، في العمل الحالي، يتم التحقيق في بعض الحلول المبتكرة لتحسين أداء توربينات الرياح ذات المحور الرأسي من Darrieus من خلال الأساليب العددية والهندسية. تشمل التدخلات التي تم التحقيق فيها تهجين الدوار من خلال استخدام قسم سافونيوس الداخلي لتحسين بدء تشغيل الماكينة والتطبيق المحتمل للدمامل لتحسين أداء الرقاقات الهوائية NACA 0021 على قسم الدوار الخارجي. تُظهر النتائج فعالية التدخلات في الحصول على دوار ذي أداء مستقر في مجموعة واسعة جدًا من أنظمة الرياح.