Architettura

L’energia eolica

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L’energia eolica è stato modificato: 2012-09-25 di Enrica Garuglieri

Nel mondo l’80% dell’energia utilizzata viene prodotta bruciando combustibili fossili, tra cui petrolio, carbone, metano. 
Gli impianti che sfruttano combustibili fossili generano gas inquinanti che danneggiano l’ambiente. Negli ultimi anni per salvaguardare l’ambiente e per compensare la crescente domanda di energia, gli Stati di tutto il mondo si sono impegnati a perseguire un modello di sviluppo sostenibile, tra cui lo sfruttamento dell’energia cinetica prodotta dal vento.
Il bisogno di trovare fonti di energia alternative si diffuse in seguito alla crisi economica del 1973, quando i Paesi Arabi aumentarono il prezzo del petrolio che causò, tra le altre cose, l’aumento del prezzo dell’energia elettrica, di conseguenza aumentò tra gli Stati la consapevolezza dell’esauribilità dei combustibili fossili e quindi la necessità dei ricercare risorse alternative e rinnovabili.
A titolo di esempio, un impianto eolico onshore costituito da 30 aerogeneratori da 300 kW l’uno in una zona dove il vento soffia ad una velocità di circa 25 km/h può produrre 20milioni di kWh all’anno, ovvero il fabbisogno di circa 7000 famiglie. Una centrale di carbone per raggiungere il medesimo risultato libererebbe nell’aria 22mila tonnellate di anidride carbonica, 125 tonnellate di anidride solforosa e 43 tonnellate di ossido di azoto.

ORIGINI IMPIANTI EOLICI
Il primo utilizzo dell’energia eolica avvenne nella preistoria attraverso l’utilizzo nelle vele delle barche e delle navi della propulsione navale.
I primi mulini a vento apparvero in Persia e in Mesopotamia intorno al II-III millennio a.C., in cui l’energia eolica veniva utilizzata per il trasporto dell’acqua oppure per muovere macine e triturare cereali.
In Olanda l’energia eolica era sfruttata per pompare l’acqua dei polder (parti di terra sotto il livello del mare). Questi mulini erano formati da telai di legno su cui era fissata la tela che in questo modo formava delle vele spinte in rotazione dal vento. 
Recentemente l’energia eolica viene sfruttata per mezzo di giranti per essere trasformata in energia elettrica. 

CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI EOLICI
Esistono due tipi di impianti eolici: impianti onshore che sono parchi eolici posti sulla terra ferma e impiantioffshore che sono impianti installati ad alcune miglia dalla costa di mari o laghi, per utilizzare al meglio la forte esposizione alle correnti di queste zone.
Esistono anche impianti eolici off grid, in altre parole impianti eolici indipendenti, utilizzati nella produzione di energia elettrica per l’autoconsumo. Essi non sono collegati alla rete elettrica nazionale, in quanto sono progettati per soddisfare completamente il fabbisogno di energia individuale. Questi impianti sono ideali soprattutto per chi vive in baite di montagna o in regioni particolarmente ventose. Coloro che installano impianti eolici off grid sono libere dai costi delle bollette di energia.
La distanza tra gli aerogeneratori viene calcolata per evitare interferenze reciproche, essi devono essere situati ad almeno 5 o 10 volte il diametro delle pale. Per determinare dove installare un impianto eolico, bisogna conoscere:

  • La conformazione del terreno, che influenza la velocità del vento e deve appartenere ad una bassa classe di rugosità e presentare una pendenza compresa tra i 6 e i 16 gradi; 
  • La direzione e la velocità del vento. La direzione può essere classificata in base alla provenienza geografica oppure alla “Rosa dei venti”. La forza può essere indicata o con la misura della sua velocità(nodi) o attraverso la scala proposta da Beufort.I moderni mulini a vento vengono chiamati aerogeneratori. Il movimento di rotazione delle pale prodotto dal vento viene trasmesso ad un generatore che produce elettricità.

I moderni mulini a vento vengono chiamati aerogeneratori. Il movimento di rotazione delle pale prodotto dal vento viene trasmesso ad un generatore che produce elettricità.
Vi sono modelli di aerogeneratori diversi per forma e dimensione, i più utilizzati sono aerogeneratori di taglia media: 50 metri di altezza, con due o tre pale di 20 metri, è in grado di erogare una potenza di 500/600 kW e soddisfa il bisogno di energia elettrica di 500 famiglia circa.

L’aerogeneratore è composto da:

  • Il rotore, costituito da un mozzo su cui sono fissate le pale (spesso in fibra di vetro) che possono ruotare a una velocità superiore ai 200 km/h;
  • il sistema trainante. L’aerogeneratore è provvisto di un sistema di frenaggio aerodinamico che è usato comefreno di emergenza per arrestare il rotore in caso di sovravelocità del vento e un sistema di frenaggio meccanico, utilizzato per completare l’arresto del rotore e come freno di stazionamento;
  • La torre e le fondamenta. La torre è costruita in legno in cemento armato, in acciaio o in fibre sintetiche a forma tubolare e il suo compito è sostenere la navicella e il rotore. Le fondamenta, attraverso cui la torre è ancorata al terreno, sono di solito in cemento armato;
  • Il moltiplicatore di giri. Il suo scopo è quello di trasformare la lenta rotazione delle pale in una più veloce affinché il generatore di elettricità funzioni;
  • Il generatore. Esso trasforma l’energia meccanica in energia elettrica;
  • Il sistema di controllo. Esso ha due funzioni: gestire l’aerogeneratore nelle sue diverse funzioni di lavoro e azionare il dispositivo di sicurezza che, in caso di mal funzionamento e di sovraccarico per un eccesso di velocità del vento, blocca il funzionamento dell’aerogeneratore;
  • La navicella e il sistema di imbardata. La navicella è una cabina in cui sono collocati tutti i componenti dell’aerogeneratore, essa è disposta sulla cima della torre ed è in grado di girare di 180° sul proprio asse. Il sistema di imbardata è un servomeccanismo che garantisce un allineamento continuo tra l’asse del rotore e la direzione del vento. In caso di scostamento dell’asse della direzione del vento, la banderuola aziona un motore che riallinea la navicella.

ENERGIA EOLICA IN ITALIA E NEL MONDO

Alla fine del 2011, la capacità di generazione mondiale degli aerogeneratori era di 237 gigawatt; la produzione potenziale complessiva, valutata circa 500 terawattora è pari a circa il 3% dell’elettricità consumata nel mondo. 
Il primo posto al mondo per potenza installata è della Cina con 62 gigawatt di potenza installata, seguono gli Stati Uniti d’America (47) e la Germania (29).
In Italia le prime macchine eoliche sono state installate nel 1990, ma solo dal 1996 si è avuto un rilevante numero di impianti collegati alla rete di distribuzione elettrica. Il contributo delle fonti rinnovabili in Italia è del7,4%.
Le regioni più interessate sono quelle del sud in particolare Campania, Puglia, Molise, Sicilia e Sardegna.

VANTAGGI
I vantaggi delle fonti rinnovabili di energia, in particolare di quella eolica sono:

  • L’utilizzo di una fonte di energia, il vento, rinnovabile, sostenibile, inesauribile e a basso impatto ambientale;
  • Non viene prodotto il gas terra CO2 , se non in quantità minime per la costruzione dell’impianto;
  • Le dimensioni dei parchi eolici sono adatte a soddisfare il fabbisogno di piccole città o province poco popolate, poiché facilmente scalabili nella potenza;
  • I costi della manutenzione e dello smantellamento sono molto bassi poiché molti componenti sono riciclabili e riutilizzabili.
  • Vi sono margini di miglioramento nei costi, nella trasformazione della corrente meccanica in elettrica e nell’immagazzinamento della corrente mediante l’utilizzo di batterie.

SVANTAGGI
Vi sono alcuni effetti indesiderati degli impianti:

  • L’occupazione del territorio. Gli aerogeneratori e le opere a supporto occupano solamente il 2-3% del territorio necessario per la costruzione dell’impianto (la parte restante del territorio può essere impiegata per l’agricoltura e la pastorizia).
  • Impatto visivo. Gli aerogeneratori per la loro configurazione sono visibili e in alcuni casi deturpano il paesaggio circostante
  • Rumore. Il rumore che emette un aerogeneratore viene causato dall’attrito delle pale con l’aria e dal moltiplicatore dei giri. Il rumore proveniente da un aerogeneratore deve essere inferiore a 45 decibel in prossimità delle abitazioni
  • Effetti su flora e fauna. Gli unici effetti riscontrati riguardano l’impatto degli uccelli con il rotore delle macchine.
  • Interferenze sulle telecomunicazioni ed effetti elettromagnetici. L’attività degli aerogeneratori può interferire conl’attività dei radar.
  • In conclusione i vantaggi degli impianti eolici per la tutela dell’ambiente e il benessere dell’individuo sono qualitativamente superiori agli svantaggi, cui è possibile porre rimedio mediante piccoli accorgimenti, come ad esempio scegliere accuratamente la forma il colore e la misura degli aerogeneratori perché si armonizzino con il paesaggio.

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