Energia dal vento

Energia Energia eolica

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.

Esistono aerogeneratori diversi per forma e dimensione. Possono, infatti, avere una, due o tre pale di varie lunghezze: quelli con pale lunghe 50 centimetri vengono utilizzati come caricabatteria, quelli con pale lunghe circa 30 metri sono in grado di erogare una potenza di 1500 chilowatt, riuscendo a soddisfare il fabbisogno elettrico giornaliero di circa 1000 famiglie.

Il più diffuso aerogeneratore è costituito da una torre di acciaio di altezze che si aggirano tra i 60 e i 100 metri, con due o tre pale lunghe circa 20 metri e genera una potenza di 600 chilowatt che equivale al fabbisogno elettrico giornaliero di 500 famiglie.

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. I primi sono i più noti e diffusi, i secondi sono stati utilizzati fin dall’antichità, ma solo ultimamente sono oggetto di studi e ricerche per migliorarne l’efficienza (i principali vantaggi dell'asse verticale sono: il costante funzionamento indipendentemente dalla direzione del vento, la migliore resistenza anche alle alte velocità dei venti e alla loro turbolenza).

La struttura di un generatore eolico con rotore ad asse orizzontale è semplice: un sostegno (formato da fondamenta e torre) che reca alla sua sommità una gondola o navicella. In questo involucro sono contenuti l'albero di trasmissione lento, il moltiplicatore di giri, l'albero veloce, il generatore elettrico e i dispositivi ausiliari (sistema frenante e sistema di controllo). All'estremità dell'albero lento è fissato il rotore (costituito dal mozzo sul quale sono montate le pale). La forma delle pale è disegnata in modo che il flusso dell'aria che le investe azioni il rotore.

Dal rotore, l'energia cinetica del vento viene trasmessa a un generatore di corrente. Il generatore eolico funziona a seconda della forza del vento. Al di sotto dei 4/5 metri al secondo non può partire. La velocità minima che permette alla macchina di fornire la potenza di progetto è 10/12 metri al secondo per qualche centinaio di chilowatt. Ad elevate velocità (20/25 metri al secondo) l'aerogeneratore viene spento per ragioni di sicurezza.

I progressi nel disegno dei rotori eolici degli ultimi 10 anni permettono a questi di operare anche a velocità del vento inferiori, imbrigliando una quantità maggiore di energia e raccogliendola ad altezze maggiori, aumentando la quantità di energia eolica sfruttabile. Sono stati messi a punto anche dei rotori con pale “mobili”: variando l’inclinazione delle pale al variare della velocità del vento è possibile mantenere costante la quantità di elettricità prodotta dall’aerogeneratore.

Le wind farm onshore

Più aerogeneratori collegati insieme formano le wind farm, le “fattorie del vento”, che sono delle vere e proprie centrali elettriche. Una wind farm è costituita da un gruppo di turbine eoliche situate nello stesso luogo, interconnesse tra loro da una rete di collegamento a medio voltaggio, che raccoglie l’energia prodotta da ciascuna turbina e la convoglia ad una stazione di raccolta, dove un trasformatore converte la corrente elettrica a medio voltaggio in corrente ad alta tensione e la immette nel sistema di trasmissione e distribuzione.

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Le wind farm offshore

Le wind farm più recenti tendono ad essere situate offshore, cioè in mare, lontano dalle coste, dove è possibile sfruttare i forti venti che soffiano, senza essere rallentati da ostacoli, sulla superficie dei mari, degli oceani, ma anche di grandi laghi.

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La mappa eolica

Per produrre energia elettrica in quantità sufficiente è necessario che il luogo dove si installa l’aerogeneratore sia molto ventoso. La valutazione della potenzialità produttiva di un impianto eolico è un’operazione difficile e complessa, che dipende dalle caratteristiche dei venti che soffiano nel luogo dove l’impianto verrà realizzato.

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Tipi di impianti eolici

L'energia elettrica può essere utilizzata attraverso due grandi categorie di impianto: impianti per utenze isolate e impianti concepiti per essere allacciati a reti elettriche già esistenti.
Un primo tipo di impianto è quello per la produzione di energia elettrica "di servizio" fornita da piccoli aerogeneratori di potenza inferiore a 1 chilowatt (rotore di 1-2 m.) per l'alimentazione di apparecchiature poste in luoghi isolati, come ripetitori radio, rilevatori, impianti di segnalazione, ecc.

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Il minieolico

Generalmente, utilizzando come criterio di classificazione la potenza nominale, si parla di minieolico per impianti caratterizzati da un range di potenza compreso tra i 20 kW e i 200 kW (impianti di potenza inferiore si classificano come microeolico).

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Il vento in sé è abbondante, economico, inesauribile, ampiamente distribuito e l'energia eolica è una fonte rinnovabile che non produce alcuna emissione inquinante. Pertanto, soprattutto nell'ambito della produzione di energia elettrica, una sua maggiore diffusione può contribuire in maniera significativa alla riduzione delle emissioni dei cosiddetti "gas serra". Inoltre, rispetto a quella solare e a quella geotermica, l’energia eolica presenta il vantaggio di essere disponibile sotto forma meccanica e quindi facilmente trasformabile in elettricità. I generatori eolici, inoltre, non producono sostante radioattive o chimiche inquinanti, dal momento che sono costituiti solo da materie plastiche e metalliche. Occorre anche considerare che l'energia prodotta da un aerogeneratore durante il corso della sua vita media (circa 20 anni per gli impianti onshore e più di 25 anni per gli impianti offshore), è circa 80 volte superiore a quella necessaria alla sua costruzione, manutenzione, esercizio, smantellamento e rottamazione. Si è calcolato che sono sufficienti due o tre mesi per recuperare tutta l'energia spesa per costruire l’aerogeneratore e mantenerlo in esercizio.

L’energia eolica presenta anche alcuni svantaggi. In primo luogo, si tratta di una fonte intermittente su base stagionale e giornaliera. Per questo motivo installare 100 MW di turbine eoliche non significa avere a disposizione 100 MW di potenza in continuo, ma una potenza inferiore. La capacità annuale effettiva risulta essere pari al 45% di quella nominale nelle zone più ventose, attestandosi su una media del 30% a livello globale. In altre parole, per disporre di 100MW effettivi occorre installare 250 MW. Un altro problema da affrontare è costituito dalle reti di trasmissione e distribuzione dell’energia a cui sono collegati gli impianti eolici, che devono essere predisposte a ricevere un flusso elettrico intermittente a media tensione. Le reti di distribuzione attualmente presenti nei paesi industrializzati sono concepite in maniera opposta, poiché sono collegate a pochi grandi impianti di grande potenza con flussi di energia controllati e prevedibili. Il passaggio a una produzione di energia proveniente da molti impianti di piccola taglia, eolici e non solo, richiede adeguate e costose modifiche della rete di distribuzione elettrica.

Impatto visivo

L'impatto visivo di un aerogeneratore alto dai 40 ai 60 metri è evidente, ma può essere ridimensionato realizzando gli impianti a una certa distanza dai centri abitati più vicini. Oggi si tende a diminuire l’impatto visivo disponendo le macchine su una sola fila e utilizzando i colori neutri (come il bianco).

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Rumore

L'inquinamento acustico potenziale degli aerogeneratori è legato a due tipi di rumori: quello meccanico proveniente dal generatore e quello aerodinamico proveniente dalle pale del rotore. Per quanto riguarda il rumore, in termini di decibel, il ronzio degli aerogeneratori è ben al di sotto del rumore che si percepisce in città.

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Effetti su flora e fauna

Quanto alle possibili alterazioni di flora e fauna, sulla base delle informazioni disponibili, si è verificato che le possibili interferenze di qualche rilievo riguardano solo l’impatto dei volatili con il rotore delle macchine. In genere le collisioni sono rare e per lo più limitate ai rapaci.

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