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Energia Eolica – Definizione

Si definisce energia eolica la trasformazione dell’energia cinetica del vento, in energia elettrica più facilmente utilizzabile ed adattabile ad altri scopi. Di solito questo avviene attraverso delle specifiche apparecchiature, dette centrali eoliche o aerogeneratori.

L’energia eolica ha i grandi pregi di essere un’energia verde rinnovabile che non necessita di petrolio o altri combustibili fossili per esser generata, è presente ovunque nel mondo, e richiede aree relativamente piccole per essere implementata. Le conseguenze sulla natura sono di solito molto meno problematiche di quelle di altre fonti.

Centrali eoliche: la situazione in Italia e nel mondo (torna su)

Nel nostro Paese, l’utilizzo dell’energia eolica è gradualmente aumentato col passare del tempo, si pensi che secondo i dati ENEA dal 2008 al 2009 c’è stato un aumento del 30% di energia elettrica prodotta da impianti e centrali eoliche. Nonostante questo, il Belpaese non è in vetta in Europa in questo ambito: va detto infatti che affinché questo tipo di energia sia considerata remunerativa, sono necessarie determinate condizioni di vento, che sulla nostra penisola si presentano più che altro solo al sud e sulle isole.

Diversa è la situazione in Europa, dove le costanti e forti brezze atlantiche, consentono di effettuare questi investimenti con maggiore tranquillità: si pensi che la forza del vento in Danimarca, produce elettricità per oltre un quarto del fabbisogno della nazione, e punta ad arrivare al 50% entro il 2050.
Anche su scala mondiale i numeri dell’eolico sono molto interessanti: i dati del 2010 ci dicono che il 2,5% del fabbisogno energetico mondiale è servito dal vento, e cresce al ritmo del 25% annuo.

Centrali Eoliche: come funzionano? (torna su)

La turbina eolica ha un funzionamento molto lineare e facile da capire. Mossa dal vento, la pala eolica è l’elemento cardine delle centrali eoliche, dato che sfrutta la forza dell’aria per mettere in moto le componenti interne della macchina: essa è composta da generalmente due o tre pale, che hanno la funzione di opporsi al vento: sulla parte anteriore di esse, si genera un area di alta pressione, e sul retro una di bassa: questo semplice fenomeno fisico, fa sì che la pala sia portata a lasciare l’area di alta e inseguire quella di bassa pressione; questo meccanismo porta alla rotazione di tutto l’impianto.

Il rotore quindi trasmette la forza all’ “albero” che mette in moto il generatore elettrico: esso è costituito da dei magneti e da un conduttore di cavi avvolti a spirale; il movimento trasmesso dall’albero fa roteare i magneti attorno alla bobina di fili, caricandoli di tensione e quindi di energia elettrica.

Si tratta quindi di un continuo passaggio di forze, prima dal vento al rotore, poi all’albero e infine al generatore che attiva la rotazione e genera corrente. Lo stesso schema può essere applicato a praticamente tutti i generatori di questo tipo cosiddetti ad asse di rotazione orizzontale.

Esistono altri tipi di dispositivi eolici, ad asse verticale, ma sono meno utilizzati poiché sebbene siano più gradevoli da un punto di vista estetico, risultano spesso meno performanti.

Per muoversi, un generatore eolico ha bisogno di un vento di almeno 3 metri al secondo, ma è solo a 12 m/s che raggiunge i valori di regime per cui è stato costruito. Oltre tale limite la potenza aumenta in maniera meno che proporzionale fino ad arrestarsi totalmente per ragioni di sicurezza oltre certi limiti.

Prima di installare un aerogeneratore è altamente consigliabile effettuare uno studio preventivo sui dati storici del vento in quella zona e sulle caratteristiche orografiche del terreno circostante. Se è vero infatti che la forza del vento può variare notevolmente su base oraria, mensile e stagionale, è altrettanto vero che le differenze tra anni sono in realtà piuttosto minime; inoltre, è bene considerare se intorno al sito prescelto possono esserci elementi disturbanti come case, palazzi, colline, ecc. che possano influenzare negativamente il flusso dell’aria

Centrali Eoliche: componenti principali (torna su)

Per la progettazione di centrali eoliche, come quelle offerte da SMEA Engineering, è fondamentale tenere conto delle peculiarità di ogni componente all’interno della macchina. Distinguiamo qui le principali unità:

• Rotore. È sostanzialmente un mozzo a cui sono applicate le pale, che possono essere due o tre: due girano velocemente e sono più economiche, ma sono anche più rumorose e generano maggiori vibrazioni; tre pale sono di solito più costose ma anche più silenziose e ben bilanciate.
  Su alcuni dispositivi, è anche possibile modificare l’inclinazione delle stesse in base alla forza del vento, in modo da mantenere costante l’apporto di energia alla rete;
• Apparato frenante. È formato da due tipi di freno: il primo risulta dall’inclinazione delle pale in modo da ridurre l’attrito e quindi anche la velocità in caso di roteazione eccessiva; il secondo è una sorta di dispositivo di stazionamento che serve a portare a termine il blocco delle pale;
• Moltiplicatore di giri. Questo strumento è utile a tramutare i giri del rotore in rotazioni più veloci utili al generatore;
• Generatore. A questo organo spetta il compito più delicato, ovvero quello di tramutare l’energia meccanica giunta dall’albero in energia elettrica, e lo fa attraverso una serie di magneti che creano tensione attorno ad una bobina di fili. Va detto però che la frequenza elettrica va tenuta costante a 50Hz: quindi è necessario utilizzare diversi inverter prima dell’immissione in rete
• Controllo. Al fine di evitare danni causati specialmente da raffiche di vento eccessive, le centrali eoliche sono tenute sotto osservazione da un sistema automatizzato che ne dispone il blocco in caso di situazioni atmosferiche critiche, per evitare problemi di qualsiasi tipo;
• Navicella. Si tratta dell’involucro dentro il quale sono contenute tutte le apparecchiature necessarie al funzionamento dell’impianto eolico. È importante al fine della migliore efficienza, che l’asse della navicella sia perfettamente orientato contro il vento: per far ciò negli impianti più grossi questo ruolo è svolto da una membrana imbardata automatica, in quelli più piccoli invece è sufficiente la cosiddetta pinna, una specie di vela direzionale;
• Fondamenta e Torre. Per sostenere perfettamente la struttura e ancorarla in maniera idonea al terreno servono delle fondamenta possibilmente in cemento armato, che di solito per motivi estetici e pratici sono completamente interrate. Su di esse viene applicata la torre, che fa da collegamento tra il suolo e la navicella.

I parchi eolici – tipologie (torna su)

Con parco eolico si intende un complesso di aerogeneratori ad alta elevazione che hanno lo scopo di generare corrente inizialmente in media tensione, che poi viene trasformata in alta tensione per essere immessa nella rete.

La potenza delle centrali eoliche è estremamente variabile in base a numerosi elementi, quali la forza media del vento, il numero, il modello e l’efficienza delle singole pale eoliche.
In base alla localizzazione si possono distinguere:

• Parchi on-shore. Si tratta di turbine eoliche posizionate sulla terra ferma, sia essa intesa come una una collina, o una pianura;
• Parchi off-shore. Sono una nuova tipologia di impianti che mira a sfruttare la costanza e la forza dei venti oceanici; per far ciò questo tipo di centrali sono poste in mezzo al mare. Questa tecnica, la più diffusa attualmente, ha il vantaggio ridurre l’impatto visivo e l’inquinamento acustico;
• Parchi on-shore. Sono localizzati generalmente entro 3 km dalla costa.

Un altro tipo di impianto eolico che ha preso piede è il minieolico (o microeolico) si tratta di piccoli generatori utili a soddisfare le esigenze più ristrette. In Italia la loro diffusione è limitata, anche a causa della normativa che al contrario di quanto avviene per le centrali fotovoltaiche, non ne sprona sufficientemente la diffusione.

Costo di una centrale eolica (torna su)

Come si può immaginare, i costi di questo tipo di generatori sono molto variabili a seconda della tipologia della turbina eolica installata. In Italia mediamente il costo della centrale è dato per un 30% dai servizi accessori necessari alla realizzazione (valore alto rispetto alla media dell’unione europea, dato anche dalla conformità particolare del nostro territorio) e per il restante 70% dalla componentistica dell’aerogeneratore.

La progettazione di impianti industriali condotta da SMEA Engineering assicura da questo punto di vista, il giusto compromesso per un ottimo risultato duraturo nel tempo.

Centrali Eoliche: vantaggi e svantaggi (torna su)

I lati positivi dell’utilizzo di questa fonte rinnovabile sono numerosi, e vale la pena elencarli:

• Si tratta di un’energia pulita e inesauribile;
• È presente, sebbene a diversi livelli, ovunque nel mondo;
• È piuttosto costante. A differenza del solare infatti, il vento è presente sia di giorno che di notte, e non dipende neanche dalla quantità di nubi nel cielo; un accurato studio può portare quindi ad una resa energetica relativamente costante e remunerativa;
• Non utilizzando combustione, ha zero emissioni di CO2 o altri gas serra; non genera neanche alcun tipo di liquame di scarto;
• Gli impianti occupano pochissimo posto, e il terreno attorno resta completamente utilizzabile per qualsiasi uso.

A fronte di questi importanti benefici, è giusto però considerare anche alcune criticità:

• Secondo alcuni generano un impatto visivo non trascurabile, bisogna quindi avere cura di collocarle in luoghi poco frequentati, o in mare;
• Le pale roteando generano del rumore, e rimanere nelle immediate vicinanze del sito alla lunga potrebbe essere fastidioso. C’è da dire però che in questo campo si sono fatti numerosi passi avanti, e ora il suono generato è paragonabile a quello di una normale conversazione;
• Sebbene piuttosto sottili, i generatori eolici rimangono un ostacolo per l’avifauna, bisogna quindi porre attenzione a non installarli sulle grosse rotte migratorie. C’è anche da dire però che le morti di uccelli di questo tipo non sono neanche lontanamente paragonabili a quelle dovute al traffico automobilistico o ad infrastrutture di ripetizione telefonica.