C.1
Energia Eolica
L’energia eolica è l’energia posseduta dal vento, ed ha origine dal sole.
Il vento infatti si genera dalle differenze di temperatura che si determinano tra
zone diverse della terra. Infatti il riscaldamento differenziale della terra
genera, spostamenti d’aria (venti superficiali) dai poli (zone più fredde)
all’equatore (zone più calde), che vanno a sostituire masse d’aria calda che
salgono dalla fascia tropicale e si muovono nella parte superiore della
troposfera verso i poli.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
1
C.1
Energia Eolica
L’effetto della rotazione terrestre fa si che la terra scorra al disotto
dell’aria in movimento, modificando le traiettorie delle correnti aeree.
Inoltre la morfologia della superficie terrestre, provoca deviazioni a
livello locale che interessano gli strati bassi dell’atmosfera.
Lo sfruttamento di questo fenomeno naturale è cominciato in epoche lontane,
già trentasette secoli fa, Hammurabi, re di Babilonia,
sembra utilizzasse mulini a vento per irrigare e pompare
l’acqua dai fiumi; gli Arabi ed i cinesi li utilizzarono per
macinare il grano e pompare l’acqua. In Europa arrivarono
intorno all’anno 1000 in Spagna, il “Don Chisciotte”
di Cervantes ne è testimonianza.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
2
C.1
Energia Eolica
Tra il 1880 e 1930 cominciarono a svilupparsi gli aerogeneratori, moderni mulini a vento per la
produzione di energia elettrica, già nel 1914 ne erano in funzione centinaia con potenze installa te
tra 3 e 30 kW.
Tra le due guerre mondiali, se ne realizzarono, grazie agli sviluppi
della tecnologia aeronautica, modelli con potenza tra i 40-80 kW
e 1250 kW, in Danimarca si arrivò a soddisfare l’intero fabbisogno
elettrico con aerogeneratori.
Con la diffusione dei combustibili fossili, che nel
dopoguerra fornivano energia a basso costo,
l’industria degli aerogeneratori fu abbandonata.
A partire dal 1975 in Usa, Canada ed alcuni paesi europei hanno varato programmi per lo sviluppo
e la ripresa di questa tecnologia.
Negli Usa grazie agli incentivi del governo, sono nate delle wind farm che producono, immettendo
in rete 1800 MW.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
3
C.1
Energia Eolica
Solo da pochi decenni quindi l’energia eolica viene impiegata per produrre elettricità. I
moderni mulini a vento sono chiamati aerogeneratori.
Il principio di funzionamento degli aerogeneratori è lo stesso dei mulini a vento: si sfrutta
il vento che spinge le pale. Ma nel caso degli aerogeneratori il movimento di rotazione
delle pale viene trasmesso ad un generatore che produce elettricità.
Il vento come fonte di energia è caratterizzato da:
•Basse concentrazioni di Potenza
•Continua variabilità in velocità e direzione
•Impossibilità di accumulo immediato
Questa tecnologia è caratterizzata da due importanti pregi:
•Agevole conversione
•Diffusione su tutto il pianeta
Secondo stime attendibili, circa l’1 per mille della radiazione solare intercettata dalla
terra è convertito in energia del vento. Di questa circa 1/3 (60 milioni di MW) viene
dissipata nei primi km di atmosfera.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
4
C.1
Energia Eolica
Capacità totale installata [MW] di energia eolica
Fonte: WWEA
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
5
C.1
Energia Eolica
RANKING 2006
PAESE
CAPACITA' INSTALLATA
NEL 2005 [MW]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Germania
Spagna
USA
India
Danimarca
Cina
Italia
Gran Bretagna
Portogallo
Francia
Olanda
Canada
Giappone
Austria
Australia
Grecia
Irlanda
Svezia
Norvegia
Brasile
Resto
TOTALE
2.194
1.587
2.454
1.840
8
1.145
405
610
628
810
336
768
354
146
238
183
147
54
55
208
730
14.900
CAPACITA'
CAPACITA' TOTALE
TASSO DI CRESCITA
TOTALE
INSTALLATA ALLA
[%]
INSTALLATA AL
FINE DEL 2006 [MW]
2005 [MW]
11,9
15,8
26,8
41,5
0,3
90,9
23,6
45,1
61,4
106,9
27,5
112,4
34
17,8
41,1
31,9
29,6
10,6
20,4
729,6
48,4
25,3
20.622
11.615
11.603
6.270
3.136
2.405
2.123
1.963
1.650
1.567
1.560
1.451
1.394
965
817
756
643
564
325
237
2.238
73.904
18.428
10.028
9.149
4.430
3.128
1.260
1.718
1.353
1.022
757
1.224
683
1.040
819
579
573
496
510
270
29
1.508
59.004
RANKING
2005
1
2
3
4
5
8
6
7
11
13
9
14
10
12
15
16
18
17
19
34
Fonte: WWEA
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
6
C.1
Energia Eolica
Una superficie con sezione a profilo alare, posta in un flusso d’aria, è soggetta ad una
risultante di due componenti:
Portanza, forza perpendicolare alla velocità del flusso
Resistenza, forza in direzione opposta al moto del fluido
Negli aeroplani la Portanza è la forza utile che sostiene il peso dell’aereo, mentre la
resistenza è la forza che deve essere compensata dalla spinta propulsiva dell’aereo
stesso.
Analogamente per una macchina eolica.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
7
C.1
Energia Eolica
Sul movimento di queste masse d’aria influiscono, principalmente al suolo, molti
fattori, alcuni dei quali sono determinanti per la scelta del sito sul quale installare degli
aerogeneratori.
La resistenza d’attrito opposta dal terreno genera enormi dissipazioni di energia
creando così dei gradienti di velocità all’aumentare della quota che dipendono dalla
rugosità del suolo.
Le classi di rugosità
Classe di rugosità 0: suolo piatto come il
mare, la spiaggia e le distese nevose.
Classe di rugosità 1: suolo aperto come
terreni non coltivati con vegetazione bassa e
aeroporti.
Classe di rugosità 2: aree agricole con rari
edifici e pochi alberi.
Classe di rugosità 3: suolo rugoso in cui vi
sono molte variazioni di pendenza del terreno,
boschi e paesi.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
8
C.1
Energia Eolica
La potenza dPω associata ad una vena fluida in moto relativo di insieme caratterizzato
dalla velocità ω rispetto ad un sistema di riferimento è esprimibile come prodotto della
portata volumetrica dG ( area dA della sezione perpendicolare alla direzione del vento
moltiplicata per ω), per l’energia cinetica del volume infinitesimo della vena.
  2  1
dP    dA
   2  dA
 2  2
La formula, integrata e divisa per A, fornisce l’espressione della potenza specifica (per
unità cioè di superficie frontale della corrente d’aria); la quale, posto ρ = 1,225 kg/m3:
P  0,613   3
Come si vede la potenza è funzione con la terza potenza della velocità del vento, quindi
sono di importante rilevanza le caratteristiche anemologiche locali sulle prestazioni del
dispositivo di conversione.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
9
C.1
Energia Eolica
La potenza descritta è tuttavia soltanto teorica a causa delle irreversibilità intrinseche
nel processo di conversione e negli organi meccanica.
È possibile valutare come l’orografia del terreno modifica la velocità del vento a
diverse quote. La velocità del vento ad una determinata quota, diversa a seconda del
tipo di installazione, è estrapolabile attraverso la relazione di Hellmann:
z'
  z '    z    
z
a
in cui:
a: è un esponete caratteristico della località in esame
z’: quota alla quale si vuole conoscere la velocità
z: quota alla quale è nota la velocità
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
10
C.1
Energia Eolica
Un errore nella rilevazione della velocità, ad esempio del 10%, induce ad un
errore del 33% sulla valutazione della potenza.
Sono molto affidabili stime della velocità media ottenuti su lunghi periodi ( almeno 10
anni), i dati possono essere riportati su base giornaliera, mensile, annuale  .
La normativa* suggerisce la seguente procedura:
•Individuazione della regione di vento della località in esame
•Individuazione della zona di vento in funzione della distanza dalla costa e dalla
quota
•Determinazione di un coefficiente c correttivo, desumibile da tabelle confrontando
la zona di vento così ottenuta con quella che caratterizza il capoluogo più vicino tra
quelli appartenenti alla stessa regione di vento
•Calcolo della velocità media annua cercata:
 '  c
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
*UNI-CTI
A.A. 2006-07
10349
11
C.1
Energia Eolica
Coefficiente correttivo c
Regioni di vento
Valori Medi annui velocità del vento
Regioni di vento
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
12
C.1
Energia Eolica
I valori medi ci permettono di ottenere una stima di prima approssimazione per valutare
i possibili siti di interesse.
Per una valutazione delle reali possibilità di utilizzazione della risorse di un determinato
sito è necessario conoscere l’istogramma della distribuzione delle frequenze F della
velocità del vento.
È possibile realizzare a partire dai dati medi realizzare mappe del vento sulle quali sono
tracciate le curve isovento.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
13
C.1
Energia Eolica
La conoscenza della funzione cumulativa della distribuzione di frequenza
permette di conoscere quante volte si verificano velocità del vento superiori
ad un determinato valore.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
14
C.1
Energia Eolica
Ruotando la curva cumulativa di 90° sul piano in verso antiorario, si ottiene la curva
di durata annuale della velocità del vento (a), permette di determinare il numero di
ore annue in cui una certa velocità viene superata e soprattutto permette di valutare
realisticamente l’energia disponibile.
Dal diagramma di durata della velocità, utilizzando la relazione per il calcolo della
potenza, ottenere in diagramma di durata della potenza (b). L’area sottesa da questa
curva rappresenta, in scala opportuna, l’energia posseduta dal vento per una sezione
trasversale unitaria nell’intervallo di velocità considerata, espressa in kWh/m2 anno
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
15
C.1
Energia Eolica
La configurazione orografica, in
corrispondenza dei rilievi si genera
deviazioni di traiettoria delle masse
d’aria, i rilievi inoltre possono essere
spesso barriere o elementi
incanalatori.
Soluzione a questi problemi sono gli
impianti off-shore.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
16
C.1
Energia Eolica
North Hoyle
offshore wind
farm
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
17
C.1
Energia Eolica
In generale la posizione ideale di un aerogeneratore è in un terreno appartenente ad
una bassa classe di rugosità e che presenta una pendenza compresa tra i 6 e i 16 gradi.
Il vento deve superare la velocità di almeno 5,5 m/s e deve soffiare in modo costante
per gran parte dell’anno, garantendo almeno 1000 kWh/m2 anno. Mentre i migliori siti
eolici off-shore sono quelli con venti che superano la velocità di 7-8 m/s, che hanno
bassi fondali (da 5 a 40 metri) e che sono situati ad oltre 3 chilometri dalla costa.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
18
C.1
Energia Eolica
Moltiplicatore di giri
Rotore
Generatore
Sistema frenante
Sistema di controllo
Torre e Fondamenta
Fonti Rinnovabili di Energia
Navicella e
Sistema di imbardata
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
19
C.1
Energia Eolica
Il rotore è costituito da un mozzo su cui sono fissate le pale. Le pale più utilizzate sono
realizzate in fibra di vetro.
Possono essere ad asse:
•Orizzontale
•Verticale
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
20
C.1
Energia Eolica
Rotori ad asse orizzontale
L'asse del rotore è parallelo alla direzione del vento e ruota su un piano perpendicolare
alla direzione. L'elica è l'esempio tipico.
Le caratteristiche peculiari sono: alta velocità di rotazione , area frontale utilizzata
totalmente, elevato coefficiente di portanza e quindi elevata potenza. Sono utilizzati
principalmente per produrre elettricità. Gli svantaggi sono: difficoltà di realizzazione,
grandi ripercussioni negative sulla macchina per minimi errori progettuali.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
21
C.1
Energia Eolica
Rotori ad asse verticale
Il rotore gira con un asse perpendicolare alla direzione del vento, mentre le pale si
muovono nella stessa direzione. Tipici esempi sono i rotori Savonius. La caratteristica
di queste macchine è la loro bassa velocità di rotazione, il momento motore elevato e il
modesto rendimento. Sono adatti per utilizzazioni meccaniche come le pompe per
l'acqua. In effetti il loro uso è ormai limitato ad ambienti rurali. Hanno il notevole
vantaggio di non doversi orientare secondo la direzione del vento.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
22
C.1
Energia Eolica
Il sistema frenante è costituito da due sistemi indipendenti di arresto delle pale: un
sistema di frenaggio aerodinamico e uno meccanico.
Il primo viene utilizzato per controllare la potenza dell’aerogeneratore, come freno di
emergenza in caso si sovravelocità del vento e per arrestare il rotore.
Il secondo viene utilizzato per completare l’arresto del rotore e come freno di
stazionamento.
La torre sostiene la navicella e il rotore, può essere a forma tubolare o a traliccio. In
genere è costruita in legno, in cemento armato, in acciaio o con fibre sintetiche.
La struttura dell’aerogeneratore per poter resistere alle oscillazioni ed alle vibrazioni
causate dalla pressione del vento deve essere ancorata al terreno mediante
fondamenta. Le fondazioni molto spesso sono completamente interrate e costruite con
cemento armato.
Il generatore trasforma l’energia meccanica in energia elettrica. La potenza del generatore
viene indicata in chilowatt (kW).
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
23
C.1
Energia Eolica
Il funzionamento di un aerogeneratore è gestito da un sistema di controllo che
svolge due diverse funzioni.
• Gestisce, automaticamente e non, l’aerogeneratore nelle diverse operazioni di
lavoro
• Aziona il dispositivo di sicurezza che blocca il funzionamento
dell’aerogeneratore in caso di malfunzionamento e di sovraccarico dovuto ad
eccessiva velocità del vento.
La potenza ha una dipendenza pari alla terza potenza della velocità, infatti in caso
di raddoppio della velocità del vento si disporrà una potenza otto volte
superiore.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
24
C.1
Energia Eolica
La navicella è una cabina in cui sono ubicati tutti i componenti di un aerogeneratore,
ad eccezione, naturalmente, del rotore e del mozzo.
La navicella è posizionata sulla cima della torre e può girare di 180° sul proprio asse.
Per assicurare sempre il massimo rendimento dell’aerogeneratore è importante
mantenere un allineamento più continuo possibile tra l’asse del rotore e la
direzione del vento.
Negli aerogeneratori di media e grossa taglia, l’allineamento
è garantito da un servomeccanismo, detto sistema di
imbardata, mentre nei piccoli aerogeneratori
è sufficiente l’impiego di una pinna direzionale. Nel sistema
di imbardata un sensore, la banderuola, indica lo
scostamento dell’asse della direzione del vento e aziona un
motore che riallinea la navicella.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
25
C.1
Energia Eolica
Eolico off - shore
• Costituirà l’eolico del futuro
• Le turbine eoliche potranno essere più grandi di quelle
utilizzate oggi
Wind farm offshore sulle coste della Spagna
• I siti disponibili sono numerosi e non vi sarebbero interferenze
con altre attività umane a parte l’attenzione alle esigenze di
navigazione
• Gli impianti non sottraggono spazio prezioso allo sviluppo
urbanistico, all'agricoltura o ad altri usi
• Alla fine del 2006, la potenza installata di eolico off-shore era
pari all’1,8% dell’energia eolica totale prodotta pari a 74.000
MW.
Wind farm offshore sulle coste della Danimarca
Fonti Rinnovabili di Energia
• Alla fine del 2006, quasi il totale dei 900 MW di fattorie del
vento off-shore sono state installate in Europa in particolare sulle
coste della Danimarca, Irlanda, Olanda, Svezia e Gran Bretagna.
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
26
C.1
Energia Eolica
Eolico in Italia
La posizione geografica dell’Italia, unita alla presenza di catene montuose e di masse
d’acqua, determina un diverso andamento dei venti sia nel corso dell’anno che da
regione a regione.
L’Italia può comunque contare, specie nelle zone mediterranee meridionali e nelle isole,
su venti di buona intensità, quali il maestrale, la tramontana, lo scirocco e il libeccio.
I risultati di un’indagine, cui anche l’ENEA ha partecipato, hanno evidenziato che i siti
più idonei allo sfruttamento dell’eolico si trovano lungo il crinale appenninico, al di
sopra dei 600 mslm e, in misura minore, nelle zone costiere. Le regioni più interessanti
sono quelle del Sud, in particolare Campania, Puglia, Molise, Sicilia e Sardegna, e il
territorio compreso tra le province di Trapani, Foggia, Benevento, Avellino e Potenza è
il principale polo eolico nazionale.
Tuttavia la quantità di energia prodotta da fonte eolica è ancora trascurabile rispetto al
potenziale sfruttabile stimato in circa 3.000 MW sulla terraferma e altrettanti in
offshore.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
27
C.1
Energia Eolica
Eolico in Italia
MW eolici installati nelle varie regioni d’Italia
2500
2175.831
2000
1500
1000
411.2
500
0.2
0
7.3
3.5
27.8
1.5
0
10.9
156.3 54.6
514.2
449.8 370.2
153.3
6.5
0
Fonte: Legambiente
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
28
C.1
Energia Eolica
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
29
C.1
Energia Eolica
Impatto ambientale: benefici globali
Una delle maggiori perplessità sulla installazione di centrali eoliche, da parte dei decisori
politici e delle popolazioni locali, dipende dalle preoccupazione sul loro impatto
ambientale. E’ quindi opportuno sottolineare le caratteristiche di questa fonte il cui
impatto ambientale è limitato, specialmente attraverso una buona progettazione:
l’energia eolica è una fonte rinnovabile, in quanto non richiede alcun tipo di
combustibile, è pulita perché non provoca emissioni dannose per l’uomo e per
l’ambiente. Gli aerogeneratori non hanno alcun tipo di impatto radioattivo o chimico,
visto che i componenti usati per la loro costruzione sono materie plastiche e metalliche.
Gli aspetti ambientali che vengono presi in considerazione sono invece correlati a
possibili effetti indesiderati, che hanno luogo su scala locale; essi sono:
• occupazione del territorio
• impatto visivo
• rumore
• effetti elettromagnetici
• interferenze elettromagnetiche
• effetti su flora e fauna
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
30
C.1
Energia Eolica
Occupazione del territorio
In base al rapporto tra la potenza degli impianti e il terreno complessivamente
necessario (anche per la distanza delle macchine), la densità di potenza per unità di
superficie è circa di 10 W/m2. Tuttavia le macchine eoliche e le opere di supporto
(cabine elettriche, strade) occupano solamente il 2-3% del territorio per la costruzione
di un impianto, quindi la densità di potenza ottenibile è da considerarsi nettamente
superiore, dell’ordine delle centinaia di W/m2. Bisogna ricordare che la parte del terreno
non occupata dalle macchine può essere impiegata per altri scopi, come l’agricoltura e
la pastorizia, senza alcuna controindicazione.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
31
C.1
Energia Eolica
Impatto visivo
Gli aerogeneratori per la loro configurazione sono visibili in ogni contesto in
cui vengono inseriti, in modo più o meno evidente in relazione alla topografia
e all’antropizzazione del territorio. Un aerogeneratore da 500 kW di
potenza ha un diametro del rotore e un’altezza della torre di circa 40
metri, mentre uno da 1500 kW misura, per questi due valori, circa 60 m.
L’impatto nel paesaggio tra i due tipi di macchina è moderatamente diverso,
per cui aumentare la taglia delle macchine potrebbe ridurre, a parità di
potenza globale installata, l’impatto visivo.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
32
C.1
Energia Eolica
Impatto visivo
L’impatto visivo è un problema di percezione e integrazione complessiva nel
paesaggio; comunque è possibile ridurre al minimo gli effetti visivi
sgradevoli assicurando una debita distanza tra gli impianti e gli insediamenti
abitativi.
Sono state individuate, inoltre, soluzioni costruttive tali da ridurre tale
impatto:
• Impiego di torri tubolari o a traliccio a seconda del contesto
• Impiego di colori neutri
• Adozione di configurazioni geometriche regolari con macchine ben
distanziate
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
33
C.1
Energia Eolica
Impatto acustico
Il rumore emesso da una centrale eolica non è percettibile dalle abitazioni, poiché una
distanza di poche centinaia di metri è sufficiente a ridurre il disturbo sonoro. In
generale, la tecnologia attuale consente di ottenere, nei pressi di un aerogeneratore,
livelli di rumore alquanto contenuti, tali da non modificare il rumore di fondo, che, a
sua volta, è fortemente influenzato dal vento stesso, con il risultato di mascherare ancor
più il contributo della macchina.
Interferenze sulle comunicazioni
La macchina eolica può influenzare: le caratteristiche di propagazione delle
telecomunicazioni (come qualsiasi ostacolo), la qualità del collegamento in termini di
segnale-disturbo e la forma del segnale ricevuto con eventuale alterazione
dell’informazione. Una adeguata distanza degli aerogeneratori fa sì che l’interferenza
sia irrilevante.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
34
C.1
Energia Eolica
Flora e fauna
Sulla base delle informazioni disponibili, si può affermare che le possibili interferenze
di qualche rilievo degli impianti eolici con la flora e la fauna riguardano solo l’impatto
dei volatili con il rotore delle macchine. In particolare, le specie più influenzate sono
quelle dei rapaci; gli uccelli migratori sembrano adattarsi alla presenza di questi
ostacoli. In genere le collisioni sono molto contenute.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
35
C.1
Energia Eolica
Costi
Grazie ai recenti sviluppi tecnologici l'energia eolica inizia ad essere
economicamente vantaggiosa. Il costo di installazione è relativamente basso, se
raffrontato ad altre tecnologie come ad esempio il fotovoltaico.
Al 2004, secondo l’International Energy Agency, il costo medio di produzione
dell'energia eolica sarebbe compreso tra 0,04-0,08€/kWh, anche se stime più
recenti indicherebbero un costo ancora inferiore che farebbe presupporre nel breve
termine un costo di 0,03 €/kWh del tutto concorrenziale rispetto ai costi
dell'energia generata da fonti convenzionali (negli ultimi dieci anni la riduzione
del costo di produzione di energia da fonti eoliche si è attestata sul 30%-50% e si
prevede che la tendenza rimanga costante).
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
36
C.1
Energia Eolica
Il minieolico
Il microeolico
Per Minieolico si intendono
gli impianti la cui taglia di
potenza è inferiore 50 kW
Per Microeolico si intendono
gli impianti la cui taglia di
potenza è inferiore 1000 W
Impieghi
Impianti a servizio di utenze isolate (stand- alone o off-grid)
Impianti di media potenza a servizio di piccole comunità e villaggi isolati
(tipicamente utilizzati per remoti insediamenti montani o insulari)
Piccoli impianti connessi in rete a bassa tensione per forniture domestiche integrative
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
37
C.1
Energia Eolica
Vantaggi rispetto agli impianti tradizionali
 Macchine più semplici
 Uso continuativo delle microturbine anche per svariati anni consecutivi senza la
necessità di interventi di manutenzione grazie alle nuove tecniche costruttive
 Riguardo le utenze isolate, i sistemi minieolici possono essere accoppiati a impianti
fotovoltaici e/o generatori diesel per una completa autosufficienza energetica
dell’utenza (sistemi ibridi)
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
38
C.1
Energia Eolica
Applicazioni
Si possono distinguere principalmente 3 classi di potenza:
 Impianti micro eolici di potenza < 1 kW
 Impianti mini eolici di potenza < 10 kW
 Impianti mini eolici di potenza > 10kW
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
39
C.1
Energia Eolica
Applicazioni
Impianti micro eolici di potenza < 1 kW
Sono solitamente poste a servizio di sistemi isolati e svolgono principalmente
funzioni di caricabatterie. Le principali applicazioni sono:
Stazioni meteo automatiche
Ripetitori per la telefonia cellulare
Segnaletica luminosa disposta su strade e autostrade
Imbarcazioni da diporto
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
40
C.1
Energia Eolica
Applicazioni
Impianti micro eolici di potenza < 10 kW
Sono in grado di fornire un quantitativo sufficiente anche per utenze più
energivore e può servire sia utenze isolate che sistemi connessi alla normale rete
di distribuzione. Le principali applicazioni sono:
Recinzioni elettrificate per il governo delle greggi
Ripetitori per telecomunicazioni
Rifugi montani
Basi scientifiche remote (come quelle in Antartide)
Semplici utenze domestiche
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
41
C.1
Energia Eolica
Applicazioni
Impianti micro eolici di potenza > 10 kW
Possono essere utilizzati per l’alimentazione di più utenze collegate tramite una piccola rete
elettrica a bassa tensione come può avvenire ad esempio per comunità e villaggi isolati:
questa può essere la situazione ad esempio di un insediamento insulare, come avviene in
Italia per le isole minori, o di alcune comunità nei Paesi in via di sviluppo.
In questi casi solitamente la miniturbina fa parte di un sistema
di produzione energetica più esteso, che può comprendere sia
impianti fotovoltaici, sistemi miniidraulici o motori diesel, in
modo da garantire la perfetta autosufficienza energetica
dell’utenza (sistemi ibridi).
Sistema ibrido eolico-fotovoltaico
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
42
C.1
Energia Eolica
Esempi di integrazione
Bahrain World Trade Center a
New York by Atkins
Project Web Università di
Stuttgart
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
43
C.1
Energia Eolica
Innovazione:
L’eolico d’alta quota, il Kite Wind Generator (Kite Gen)
Il kitegen è basato su aquiloni che raccolgono il vento a grande altezza per far girare un
carosello connesso a un generatore.
Il progetto propone un metodo originale per concentrare su un unico impianto importanti quantità d'energia
eolica. Permette di ipotizzare macchine del vento la cui dimensione non è condizionata da limiti strutturali
e dinamici.
Il KiteGen può competere con sistemi di produzione elettrica convenzionale, compreso il nucleare, in termini
di potenza nominale per singolo impianto e di costo dell'energia prodotta.
L’obiettivo del progetto è sviluppare, implementare e collaudare un concetto interamente nuovo per la
produzione di energia elettrica.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
44
C.1
Energia Eolica
Innovazione:
L’eolico d’alta quota, il Kite Wind Generator (Kite Gen)
La sorgente energetica utilizzata per il generatore è il vento di alta quota che verrà catturato
attraverso una serie di profili alari (kites) i cui movimenti sono controllati elettronicamente da
sensoristica e software specificamente sviluppati.
I kites sono ancorati a una struttura rotante, una turbina ad asse verticale analoga a un'enorme
giostra, che convoglia l'energia meccanica sugli alternatori come in una tradizionale centrale
elettrica.
Questo progetto è frutto di anni di ricerca e sviluppo e ha già prodotto alcuni brevetti Europei.
Il lavoro richiesto per costruire i prototipi e dimostrare la validità dell'ipotesi è articolato in fasi
operative progressive per una durata di cinque anni.
Fonti Rinnovabili di Energia
Prof. Claudia Bettiol
A.A. 2006-07
45