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

Energia eolica

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.

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

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.

Pala eolica ad asse orizzontale

Pala eolica ad asse verticale

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