Energia Eolica: l’altra faccia delle rinnovabili
di: Giacomo Cianferoni
fonte: 'Il Giornale dell'Installatore Elettrico'
31.03.2009
L’energia eolica è il prodotto della conversione dell’energia cinetica del vento in altre forme di energia; i dispositivi che effettuano questo tipo di trasformazione vengono definiti aereogeneratori o turbine eoliche.
Attualmente viene per lo più convertita in elettricità tramite centrali eoliche, mentre in passato l’energia del vento veniva utilizzata immediatamente sul posto di produzione come energia motrice
per applicazioni industriali e pre-industriali come mulini o cartiere.
Vedi fig 1 in allegato
Storicamente, è stata sicuramente la prima energia rinnovabile usata dall’uomo.
Il suo sfruttamento, relativamente semplice e poco costoso, è attuato tramite macchine eoliche divisibili in due gruppi ben distinti in funzione del tipo di modulo base che adoperano, definito generatore eolico:
• generatori eolici ad asse verticale;
• generatori eolici ad asse orizzontale.
Vedi fig 2 in allegato
Impianti e costi
La produzione eolica è pensata tenendo presente sia una produzione centralizzata in impianti da porre in luoghi alti e ventilati, sia un eventuale decentramento energetico per il quale ogni comune ha impianti di piccola taglia composti da un numero esiguo di pale con le quali generare in loco l’energia consumata dai suoi abitanti.
L’installazione di un impianto è relativamente breve; fatti i rilievi sul campo per misurare la velocità del vento e la potenza elettrica producibile, si tratta di trasportare le pale eoliche e fermarle nel terreno.
Il tempo di progettazione e costruzione di altre centrali (idroelettriche, termoelettriche) è superiore ai quattro anni.
Nonostante le intenzioni siano le migliori, la mancanza di una legge quadro o di un testo unico sulle energie eoliche, diversamente dal solare è considerata una delle cause della lenta diffusione della tecnologia in Italia, rispetto a quanto viene all’estero.
Benché l’eolico sia l’energia meno costosa, non è massicciamente richiesta dai produttori elettrici che potrebbero rivenderla con un costo minore del kWh attuale, traendone comunque maggiori profitti.
Attualmente il costo dell’installazione in Italia, facendo riferimento a impianti con una potenza nominale superiore 600 kW, varia tra gli 850 e i 1300 €/kW; il prezzo ovviamente varia secondo la complessità dell’orografia del terreno in cui l’impianto viene installato.
Detto questo, una centrale da 10 MW allacciata quindi alla rete in AT costerebbe tra gli 8 e i 13 milioni di euro, mentre per una centrale allacciata alla rete di mt (3-4 MW) il costo si comprime tra 0,9 e 1,2 milioni di euro al MW.
Gli unici capitoli di spesa totale riguardano solamente l’installazione e la manutenzione, essendo la fonte produttrice di energia (il vento) gratis.
In relazione alla superficie occupata, una centrale eolica non toglie la possibilità di continuare le precedenti attività su quel territorio.
In alcuni paesi, come ad esempio la Danimarca, la corrente prodotta da questo sistema ha raggiunto lo straordinario obbiettivo del 23% del fabbisogno nazionale con le maggiori capacità installate.
Per minieolico si intendono piccoli impianti, da installare in parchi spiagge di fattorie villaggi o ville.
Per questi impianti casalinghi il peso dell’installazione risulta ancora piuttosto elevato, attestandosi intorno ai 1500-3000 €/kW: questo perché il mercato di questo tipo di impianti è ancora poco sviluppato anche a causa delle normative che - a differenza degli impianti fotovoltaici - in quasi tutta Europa ne disincentivano l’uso sulla scia di un pensiero diffuso soprattutto nei decenni passati che vedeva le turbine eoliche come grossi problemi di impatto paesaggistico.
I generatori eolici a partire dal 1985 hanno migliorato drasticamente il rendimento, le dimensioni e i costi.
Tali generatori sono riusciti a passare da una produzione di pochi chilowatt di potenza a punte di 3 MW per i più efficaci e una produzione tipica del mercato attuale di 1,5 MW con velocità del vento di 3-4 m/s.
Un generatore sia assiale sia orizzontale richiede una velocità minima del vento (cut-in) di 3-5 m/s ed eroga la potenza di progetto a una velocità del vento dei 12-14 m/s a elevata velocità l’aereogeneratore viene bloccato del sistema frenante per ragioni di sicurezza.
Il bloccaggio può avvenire con veri e propri freni che bloccano il rotore o con metodi che si basano sul fenomeno dello stallo e nascondono le pale al vento.
Esistono generatori a pale mobili che inseguono il vento modificando la propria inclinazione e mantenendo costante la propria produzione.
Vedi figura 3 in allegato
Non mancano generatori silenziosi; il problema principale restano le dimensioni delle pale e la mancanza di generatori a micropale non visibili a occhio nudo, che risolverebbero l’impatto negativo sul paesaggio.
Una notevole potenza elettrica viene dissipata dal rotore, che deve avere una velocità di 3000 giri/minuto per erogare una corrente alla frequenza di rete di 50 Hz.
I giri al minuto dell’aereo generatore sono molto variabili come lo è la velocità del vento, ma la frequenza di rete deve essere costante a 50 Hz perciò i rotori vengono collegati a una serie di inverter prima di immettere l’energia in rete.
La cinematica del generatore eolico è caratterizzata da bassi attriti. Quindi assenza di surriscaldamento e di un sistema di refrigerazione (olio e acqua), per cui il costo di manutenzione è pressoché nullo.
I principali produttori di aereogeneratori sono tedeschi e danesi.
Non solo vantaggi
Gli aspetti negativi delle turbine eoliche sono diversi.
L’impatto ambientale, seppur rivalutato negli ultimi anni, è un grosso disincentivo all’installazione di questo genere di impianti. Nella gran parte dei casi, infatti, i luoghi più ventosi risultano essere le cime e i pendii di colline e montagne, spesso luoghi deve la natura viene protetta e dove gli impianti eolici risultano visibili anche da grande distanza, con un impatto paesaggistico in alcuni casi non tollerabile.
Inoltre generano un lieve inquinamento acustico, che in ecosistemi delicati potrebbe influenzare la vita delle specie animali presenti.
La turbina eolica fornisce potenze analoghe con un impatto paesaggistico molto più contenuto di dimensioni molto più compatte, possiede un rotore e un numero elevato di micropale lunghe pochi centimetri.
È opinione diffusa che gli impianti eolici possano essere pericolosi per i volatili, uccidendo quelli che vi volano nel mezzo.
In realtà gli studi condotti hanno rilevato una mortalità bassissima e molto inferiore a quella causata dalle finestre dei normali edifici e delle automobili.
Un altro problema per ora marginale ma importante per produzioni in larga scala è l’intermittenza della potenza elettrica prodotta.
Vedi fig 4 in allegato
Il vento, analogamente al sole e differentemente dalla fonti di energia convenzionali, non fornisce energia continuamente e omogeneamente e - soprattutto - non può essere controllato per adattare l’energia prodotta alla richiesta delle utenze, se non in combinazione con altre fonti di energia, come l’idroelettrico, capaci di essere controllate. Tuttavia nell’ambito di ampie reti di generatori questo aspetto viene smorzato.
Recentemente le autorità preposte al controllo del traffico aereo di alcuni paesi hanno avanzato delle perplessità circa l’installazione di nuovi parchi eolici: sono in grado, in molti casi, di interferire con l’attività dei radar, che non riescono facilmente a eliminare gli echi dovuti alle torri eoliche a causa delle loro elevata Rcs (Radar croos section) e soprattutto a causa delle pale in continua rotazione che un sistema può erroneamente scambiare per velivoli in movimento.
Nonostante tutti questi vincoli e perplessità in molti paesi d’Europa la diffusione delle fattorie eoliche, così si chiamano le centrali composte da più generatori, stanno avendo una buona diffusione proprio per la loro “rapidità” di installazione, paragonate a energie cosiddette tradizionali, sfruttando non solo la terra ferma ma costruendo impianti in mare aperto i così detti impianti off shore.
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