Energia eolica
Cos’è l’energia eolica?
L’energia eolica è l’energia posseduta dal vento. L’uomo ha impiegato la forza del
vento sin dall’antichità per navigare e per muovere le pale dei mulini, utilizzati per
macinare i cereali, per spremere olive o per pompare l’acqua. Solo da pochi decenni
l’energia eolica viene impiegata per produrre elettricità. La parola “eolica” deriva
da Eolo, dio greco del vento, il cui nome “aiolos” significa “veloce”.
L’energia elettrica si ottiene sfruttando l’energia cinetica del vento che fa girare le
pale di un’elica; queste a loro volta sono collegate ad un generatore che trasforma
l’energia meccanica (rotazione delle pale) in energia elettrica. Questi moderni mulini
a vento sono chiamati aerogeneratori.
Come viene sfruttata?
La più importante forma di impiego dell’energia eolica è quella relativa alla
produzione di energia elettrica attraverso i generatori eolici, ovvero aerogeneratori.
L’energia elettrica si ottiene sfruttando l’energia cinetica del vento: le masse d’aria
in movimento ad una velocità superiore ai 10 chilometri orari fanno girare le pale di
un elica; queste a loro volta sono collegate ad un generatore che trasforma l’energia
meccanica in energia elettrica.
Come è strutturato un aerogeneratore?
Le pale del generatore eolico sono fissate su un elemento meccanico
chiamato mozzo a formare l’elemento dell’aerogeneratore chiamato rotore.
A seconda della posizione dell’asse attorno a cui ruota questo meccanismo, si
distinguono rotori ad asse orizzontale e rotori ad asse verticale
Entrambi i tipi di generatore richiedono una velocità minima del vento (si parla
di cut-in), dai 3 ai 5 m/s; la velocità ideale si aggira tra i 12 e i 14 m/s; nel caso la
velocità diventi eccessiva (oltre i 25 m/s, velocità di cut-off) entra in funzione il
sistema frenante dell’aerogeneratore.
I generatori eolici ad asse verticale (VAWT, Vertical Axis
Wind Turbines) hanno una struttura con poche parti
mobili e possono sfruttare l’energia del vento a
prescindere dalla sua direzione di provenienza e, quindi,
senza che vi sia bisogno di un costante orientamento. In
linea generale, il loro rendimento è decisamente
inferiore rispetto a quello dei generatori con asse
orizzontale e ciò ne ha limitato moltissimo la diffusione.
Gli impianti esistenti sono infatti quasi tutti ad asse
orizzontale.
Pala eolica ad asse verticale
I generatori eolici ad asse orizzontale
(HAWT, HorizontalAxis Wind Turbines) sono costituiti da
torri di acciaio la cui altezza varia dai 60 ai 100 m circa;
sulla cima della torre è posizionato un generatore di
energia elettrica che viene azionato da un rotore a pale;
solitamente un aerogeneratore è provvisto di due o tre
pale lunghe circa 20 metri.
Le dimensioni degli impianti a energia eolica variano a
seconda delle esigenze che devono soddisfare. Quelli più
piccoli sono denominati impianti minieolici e microeolici;
gli impianti minieolici hanno una potenza nominale che va Pala eolica ad asse orizzontale
dai 20 ai 200 kW; gli impianti microelici invece sono quelli la cui potenza nominale
non raggiunge i 20 kW; sono impianti utilizzati per usi domestici o per esigenze di
piccole imprese. Non sono molto diffusi a causa del loro elevato costo di
installazione e delle ristrettezze normative relative a quest’ultima.
Gli impianti più grandi sono invece denominati wind-farm (fattorie del vento) o
anche parchi eolici; le wind-farm sono vere e proprie centrali elettriche costituite da
più aerogeneratori tra loro collegati e posizionati a distanze ben precise l’uno
dall’altro allo scopo di evitare il cosiddetto fenomeno dell’interferenza
aerodinamica, fenomeno che può creare due tipi di problemi; il primo è legato
all’incremento della turbolenza sui generatori che fanno parte del parco eolico; il
secondo è invece legato alle perdite di potenza. Solitamente la distanza
raccomandata è sette volte il diametro della macchina per gli aerogeneratori posti in
parchi eolici con venti multidirezionali, mentre è di circa tre-cinque volte il diametro
della pala per le file degli aerogeneratori perpendicolari alla direzione del vento.
Quando gli impianti si trovano sulla terraferma si parla di impianti eolici on-shore,
mentre si parla di impianti eolicioff-shore quando vengono collocati a una certa
distanza dalla costa di mari o laghi.
Come funziona?
Il rotore trasferisce l’energia meccanica(energia di rotazione) all’albero.In questo
modo l’energia entrerà in un generatore elettrico che è posizionato sull’estremità
dell’albero.
Un generatore è un dispositivo che utilizza le
proprietà di induzione elettromagnetica per
produrre tensione elettrica. Per comprendere
meglio, è possibile paragonare la tensione alla
pressione, ovvero ad una forza che muove
l’elettricità da un punto all’altro. Il generatore è
costituito da magneti e da un conduttore (un filo
a spirale). Quando si dispone di un conduttore
circondato da magneti e vi è una parte che sta
esercitando unmovimento rotatorio rispetto alle
altre, si ha la genesi di una certa tensione nel
conduttore. In altre parole, quando il vento fa girare le pale del rotore, il rotore gira
l’albero, l’albero a sua volta fa girare una struttura dei magneti trasferendo ancora
una volta energia, a questo punto si genererà tensione nella bobina di filo (nel
conduttore) che produrrà energia elettrica.
Essenzialmente il generatore trasforma l’energia di rotazione in energia elettrica
mediante un gioco di trasferimento di energia da una struttura all’altra (dal vento
alle pale –> rotore –> albero –> generatore). Questo appena descritto è il
meccanismo di funzionamento legato alle strutture più semplici delle turbine
eoliche, il progresso ha fatto nascere pale eoliche più complesse ma tutte possono
essere ricondotte allo schema di trasferimento energetico che va dal vento alle
pale fino ad arrivare al generatore.
I lati positivi dell’eolico…
È indubitabile che in sé l’energia eolica sia un tipo di energia pulita dal momento che
non si ha produzione di emissioni inquinanti l’ambiente o alteranti il clima. Per la
costruzione di impianti a energia eolica non occorrono vastissime aree di terrenoe,
nel caso di dismissione dell’impianto, il sito che lo ospitava può essere riportato alle
condizioni iniziali. Tra i vantaggi poi gli esperti citano l’alto tasso di efficienza degli
aerogeneratori; si ritiene infatti che la conversione dell’energia cinetica del vento in
energia elettrica abbia un rendimento teorico decisamente elevato (59%), senza
contare il fatto che un impianto a energia eolica può teoricamente funzionare per
tutto l’arco della giornata (a differenza, per esempio, di un impianto a energia
solare).
Un altro vantaggio è la lunga durata della vita di una turbina, vita che mediamente
varia dai 20 ai 25 anni. Tra i vantaggi inoltre si può annoverare il fatto che è possibile
costruire impianti la cui capacità energetica è decisamente variabile e,
conseguentemente, questi possono essere adattati alle diverse necessità senza
problemi di sotto o sovradimensionamento (si può andare dall’uso domestico a
quello industriale). Un altro punto a favore degli investimenti nell’energia eolica è
quello relativo alla creazione di nuovi posti di lavoro.
…e quelli negativi
Il primo grande problema dei parchi per lo sfruttamento dell’energia eolica è quello
legato all’impatto visivo. Non v’è dubbio che, molto spesso, i siti adatti al
posizionamento di aerogeneratori si trovano in aree il cui valore ambientale e quello
paesaggistico sono considerati elevati. Non è per niente facile, se non impossibile,
integrare piacevolmente nel paesaggio le torri eoliche. Quello del notevole impatto
visivo è, con tutta probabilità, l’aspetto che più frena lo sviluppo di tale fonte di
energia.
Un altro problema di grande evidenza che deve essere considerato è quello relativo
al cosiddettoinquinamento acustico. I componenti elettromeccanici delle turbine e i
fenomeni aerodinamici messi in atto da queste ultime producono un rumore non
minimale. Se per i detrattori dell’eolico, il problema acustico non deve essere
assolutamente trascurato, i suoi propugnatori sostengono che tale rilievo è del tutto
specioso in quanto, secondo ciò che affermano, nelle zone particolarmente ventose,
a qualche centinaio di metri dai generatori, i rumori di fondo provocati dai venti
sarebbero pressoché identici a quelli provocati dagli aerogeneratori; essi sostengono
inoltre che anche in posizioni più vicine (ovvero in un raggio di circa duecento metri)
il rumore percepito ha un’intensità che può essere paragonabile a quella cui la
maggior parte delle persone è sottoposta durante le consuete attività quotidiane.
Secondo una ricerca effettuata dal Dipartimento di Ingegneria
Industriale dell’università di Parma, il rumore rilevato alla base di un aerogeneratore
corrisponde a circa 100 db(A), a 350 m di distanza il rumore è di circa 45 db(A);
quello rilevato all’interno di una metropolitana si aggira sui 100 db(A), mentre il
rumore di un fondo notturno corrisponde a circa 40 db(A).
Comparazione tra uno dei più grandi aerogeneratori e la statua della libertà
Gianluca Bettinelli
Houdaifa Farahat
Erik Muhameti
Fonti:
www.ideegreen.it
www.eniscuola.net
www.albanesi.it
