ENERGIA EOLICA
La forza del vento
Gli esseri umani hanno utilizzato con successo la forza
del vento fin dall'antichità. L'energia eolica è, alla fin
fine, una risorsa fornitaci dal Sole e si crea,
principalmente, per le differenze di temperatura tra la
terra, l'aria e il mare e, chiaramente, tra le calotte polari
e l'Equatore.
La potenza contenuta nel vento rappresenta un'enorme
fonte di energia. Ci sono circa 20.000 turbine a vento
connesse alla rete elettrica ed operative in tutto il
mondo.
Solo una piccola parte dell'energia del vento può
essere sfruttata a causa di vincoli tecnologici ed anche
sociali.
Le pale delle turbine a vento usano il movimento
dell'aria per far ruotare un generatore elettrico simile a
quello degli impianti idroelettrici.
L'effettiva potenza generata è direttamente legata alla velocità del vento in
modo che, se la velocità del vento cala di un 10 per cento, ci sarà una
diminuzione del 30 per cento dell'energia disponibile. Tra i vari fattori che
influenzano la velocità del vento ci sono effetti geografici locali, come le
asperità del terreno e l'altezza delle correnti d'aria.
Negli ultimi 20 anni, sono stati compiuti molti progressi nella tecnologia per
convertire energia cinetica in energia elettrica.
La storia dell'energia eolica
La forza del vento è stata usata dalle civiltà recenti come dalle più
antiche. In Cina i mulini a vento sono stati usati per pompare l'acqua già
molti secoli prima di Cristo e simili mulini a vento sono stati usati in
Persia (oggi Iran/Iraq) e nel Medio Oriente per macinare il grano fin dall’
anno 200 a.C.
Intorno all'anno Mille, i mulini a vento furono
introdotti in Gran Bretagna e in Olanda dai
combattenti che tornavano dalle Crociate.
Nel XVIII secolo, l'uso dei mulini per macinare il grano, segare la legna e
pompare l'acqua, sempre sfruttando l'energia del vento, ebbe la sua
massima espansione per poi cominciare a decadere.
Infatti si diffusero i combustibili fossili e la
macchina a vapore si dimostrò più efficiente,
conveniente ed affidabile.
Le moderne centrali eoliche possono
contenere migliaia di turbine che insieme
forniscono l'elettricità a un'intera rete, se la
domanda non è troppo elevata. Nei paesi meno
sviluppati, una piccola turbina può
continuamente ricaricare una batteria che
fornisca servizi essenziali come l'illuminazione
e l'energia per sondare i pozzi.
Qual è il luogo migliore per una turbina a vento?
Il vento è generato su scala globale.
A un livello più basso, i sistemi ventosi regionali dipendono da variazioni
nella temperatura e nella pressione atmosferiche.
Ad un livello ancora più basso, le correnti ascensionali sono create dal
calore riflesso ed irradiato dalla vegetazione e specialmente da strutture
in calcestruzzo ed edifici.
Vallate e montagne incanalano e rinforzano l'intensità del vento.
I venti sono rallentati da caratteristiche del terreno quali colline, filari di
alberi ed edifici ed anche lo spesso strato atmosferico che ricopre la
superfcie terrestre per i primi 1000m rallenta considerevolmente il moto
dell'aria.
I venti sono più forti sulle distese pianeggianti e sul mare aperto,
moderati sulla boscaglia e molto deboli sulle foreste.
Per questo motivo, per la collocazione di turbine a vento si scelgono
luoghi vicini alla costa, deserti o altopiani, dove l'energia eolica è
massima.
Il potenziale dell'energia eolica
Questa cartina mostra le classi di intensità dei venti sull'Europa.
Collocare più turbine a vento vicine tra loro, però, provoca una riduzione
dell'intensità del vento per fenomeni di interferenza. Per questo motivo, le
centrali eoliche sono molto estese e le turbine piuttosto distanti tra loro.
Tecnologia delle turbine a vento
Il problema principale connesso con le
turbine a vento è come produrre un
flusso costante di energia in uscita
quando il vento fluttua continuamente.
Velocità leggermente inferiori alla media
provocano una forte diminuzione
dell'energia utilizzabile e viceversa, se la
velocità del vento raddoppia, l'energia
utilizzabile aumenta di 8 volte rispetto
alla media dell'energia prodotta.
Nella progettazione delle turbine occorre
considerare queste variazioni, poiché
esse possono provocare usura e guasti
nelle componenti.
Le moderne turbine hanno pale controllate dal computer che possono
rilevare automaticamente la velocità del vento. Se essa è decisamente
troppo bassa, la connessione alla rete elettrica viene interrotta. Con velocità
del vento vicine alla media (velocità di lavoro), il computer regola l'angolo
che le lame formano con la direzione del vento - proprio come un marinaio
che orienta le vele al vento!
Se poi la velocità supera un certo limite, il
computer aziona un sistema di sostegno
meccanico per impedire che le pale possano
spezzarsi.
Le turbine a vento sono costruite in diverse
forme: quelle a lama singola (bilanciata da un
contrappeso), doppia o tripla sono le più
comuni nella classe delle turbine ad asse
orizzontale.
Considerazioni ambientali
1 - Uso della terra
Per raccogliere grandi quantità di energia eolica, le turbine devono essere
sparse su un'ampia superficie. La distanza tra due turbine è solitamente da
5 a 10 volte il diametro del rotore. Il terreno circostante i piloni delle turbine
può essere utilizzato come pascolo per il bestiame.
2 - Rumori
Le moderne turbine producono un livello di rumore di poco superiore al
rumore normalmente prodotto dal vento. In Danimarca, la distanza minima
tra le abitazioni e le turbine è ricavata in base al rumore prodotto dalle pale
ed è circa di500 m per una centrale costituita da trenta generatori da 300kW.
3 - Rischi per gli uccelli
La collisione di uccelli con le grosse lame del rotore
è un evento piuttosto raro: gli uccelli tendono ad
adattarsi alle mutate condizioni del paesaggio.
Infatti le morti di uccelli per contatto con le linee
aeree dell'alta tensione o lungo le autostrade sono
molto più frequenti.
4 - Interferenza con le comunicazioni
Le turbine a vento sono poste lontano da zone delicate come gli aeroporti.
La trasmissione dei segnali televisivi è tuttavia soggetta ad interferenze e
questi devono essere amplificati nelle località vicine a una centrale eolica.
5 - Impatto visivo e accettazione popolare
Cosa penseresti se decidessero di collocare una
centrale eolica vicino a casa tua? Sarebbe meglio o
peggio di una centrale elettrica a combustibile fossile,
con il suo fumo?
Cambiare mentalità e orientarsi verso fonti di energia
più pulite significa anche una minore opposizione alla
realizzazione di nuove centrali eoliche.
Comunque, un gran numero di piccole turbine sembra
preferibile, come impatto visivo, a poche turbine di
dimensioni maggiori.
Qual è il futuro dell'energia eolica?
Programmi di Ricerca e Sviluppo per l'energia eolica sono allo studio in
Europa come negli Stati Uniti. In effetti, la Comunità Europea è
maggiormente interessata a turbine con una potenza di uscita superiore
a 750kW, particolarmente adatte ad essere collocate in mare.
L'evoluzione della tecnologia delle centrali eoliche dipende dai progressi in
campi quali la scienza dei materiali e l'elettronica.
Tra le aree interessate a questo sviluppo:
1 - progettazione di eliche di tipo avanzato, per ridurre il carico ed
aumentare la cattura di energia
2 - controlli adattativi del tipo delle reti neurali che modifichino l'assetto
delle turbine secondo le caratteristiche del vento
3 - materiali e leghe più avanzati
4 - migliore comprensione delle caratteristiche del vento anche mediante
modelli al computer
Per il 2000, la produzione eolica di elettricità, nelle regioni con buone
risorse di vento, sarà competitiva con le tecnologie alternative per la
produzione di energia elettrica.