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.

La storia dell'energia eolica 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!

Considerazioni ambientali 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.

3 - Rischi per gli uccelli 4 - Interferenza con le comunicazioni 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. Rumori 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.

Qual è il futuro dell'energia 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.

Tra le aree interessate a questo sviluppo: 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.