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Il vento è un elemento fondamentale del nostro pianeta e il principale “motore” del clima terrestre: non vi è luogo della Terra dove il vento non soffi, più o meno intensamente, per diversi giorni all’anno. In alcune zone della pianeta il vento è uno dei principali agenti di erosione delle rocce, di trasporto di sedimenti e di modellamento del paesaggio: si pensi agli ambienti desertici e costieri, dove il lavoro del vento lascia una forte impronta sulle caratteristiche morfologiche del paesaggio. Il vento si accompagna ad ogni perturbazione meteorologica, è il responsabile del moto ondoso dei mari e degli oceani, e, di conseguenza, delle morfologie costiere, determina la stabilità del manto nevoso in alta montagna e le morfologie delle superfici coperte di neve e ghiaccio delle zone artiche ed antartiche. 
Fin dai primordi della storia, l’uomo si è reso conto della possibilità di utilizzare l’energia del vento, dapprima per muovere imbarcazioni, poi per far funzionare ingranaggi, per muovere le pale dei mulini a vento e, infine, per produrre energia elettrica.

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 si forma il vento

Il vento è un fenomeno atmosferico dovuto al riscaldamento del Sole. Il Sole irradia sulla Terra 1.74 x 1017 watt di potenza; di questa circa il 2% viene convertita in energia eolica. La Terra cede all’atmosfera il calore ricevuto dal Sole, ma non lo fa in modo uniforme. 

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Come si misura il vento

Un vento viene descritto attraverso due parametri: la forza (che è in relazione alla velocità) e la direzione.
Tutti abbiamo potuto sperimentare che il vento non è costante, cambia forza e direzione.
La direzione di provenienza si può osservare mediante una banderuola lasciata libera di orientarsi.

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La circolazione dei venti

Gli spostamenti di masse d’aria sono dovuti al riscaldamento solare e, in particolare, alla differenza (gradiente) di temperatura esistente tra le zone equatoriali e quelle tropicali. L’irraggiamento solare delle zone equatoriali è maggiore rispetto a quello delle zone tropicali. 

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La rugosità del terreno

La velocità del vento dipende, oltre che da parametri atmosferici, anche dalla conformazione del terreno. Più un terreno è rugoso, cioè presenta variazioni brusche di pendenza, boschi, edifici e montagne, più il vento incontrerà ostacoli che ridurranno la sua velocità.

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Un po’ di storia

L'uomo ha imparato a sfruttare l'energia cinetica del vento migliaia d'anni fa. La navigazione a vela risale, infatti, ad almeno diecimila anni fa, mentre i primi mulini a vento, di cui sono state trovate le tracce, sono persiani e risalgono al 200 a.C.

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La ricerca sta cercando di risolvere quello che attualmente è il maggior problema della produzione di energia dal vento: la discontinuità nella fornitura di energia a causa del regime incostante dei venti. Qui occorre fare una piccola premessa. La potenza efficiente lorda degli impianti eolici, espressa in MW, definisce la quantità di energia che può essere prodotta in un determinato lasso di tempo di funzionamento dell’impianto, ed è il parametro che viene considerato per confrontare tra loro le possibilità produttive dei generatori eolici. Tuttavia, occorre considerare, che per vari fattori, e, in primo luogo, l’incostanza del vento, un generatore eolico non funziona mai 24 ore su 24 per tutto l’anno, ma solo per un certo numero di ore: nei periodi durante i quali il vento spira con velocità troppo basse (v < 5-4 m/s) il generatore non produce energia, mentre quando la velocità del vento è troppo elevata (v > 20-25 m/s) gli impianti devono essere spenti per ragioni di sicurezza. Un fattore molto importante per determinare la produttività degli impianti è quindi il numero di ore di esercizio: in Italia, gli impianti che funzionano per il maggior numero di ore lavorano in genere per circa 3.200 ore l’anno (cioè, per circa il 38 % del tempo, considerato che in un anno ci sono 8.760 ore), ma la media nazionale è ben più bassa, di circa 1.700 ore l’anno. Per ovviare a questo problema, e aumentare il numero di ore di utilizzo, la ricerca sta cercando di sviluppare rotori in grado di produrre energia e di funzionare in sicurezza anche con velocità dei venti molto basse o molto alte, ma vi sono dei limiti oltre ai quali non è possibile alcun ulteriore miglioramento, soprattutto per quanto riguarda l’efficienza a basse velocità.

Energia eolica nel mondo

Negli ultimi anni si è assistito ad una crescita esponenziale della potenza eolica installata e della produzione di energia elettrica dal vento. Nel 2021 nel mondo è stata installata una potenza di 102 GW, raggiungendo una potenza totale di 845 GW. Le maggiori potenze installate nel 2020 sono in Cina (282 GW), in USA (178 GW), in Germania (62 GW), in India (38 GW) e in Spagna (27 GW), con l’Europa che globalmente totalizza il 29% della potenza eolica mondiale.

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Energia eolica in Europa

Alla fine del 2020 in Europa erano installati 216.580 MW di potenza eolica. Dell’energia eolica in Europa si occupa la Wind Energy (prima European Wind Energy Association (EWEA)), un’associazione non-profit e non governativa nata nel 1982, che conta più di 700 membri, tra i quali le più importanti aziende costruttrici di turbine eoliche e i più autorevoli centri di ricerca: è la più grande associazione del mondo nel settore delle energie rinnovabili. 

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Energia eolica in Italia

Nel 2020 l’Italia si è posizionata al 10° posto nel mondo nella classifica per la potenza eolica, con un totale di 10,8 GW installati. Un posto di tutto rispetto, se si considerano le piccole dimensioni del nostro Paese, rispetto a “giganti” come gli USA, la Cina o l’India.

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