Energia eolica. Cos è l energia eolica? Come viene sfruttata? Come è strutturato un aerogeneratore?

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Gabriella Simone
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1 Energia eolica Cos è l energia eolica? L energia eolica è l energia posseduta dal vento. L uomo ha impiegato la forza del vento sin dall antichità per navigare e per muovere le pale dei mulini, utilizzati per macinare i cereali, per spremere olive o per pompare l acqua. Solo da pochi decenni l energia eolica viene impiegata per produrre elettricità. La parola eolica deriva da Eolo, dio greco del vento, il cui nome aiolos significa veloce. L energia elettrica si ottiene sfruttando l energia cinetica del vento che fa girare le pale di un elica; queste a loro volta sono collegate ad un generatore che trasforma l energia meccanica (rotazione delle pale) in energia elettrica. Questi moderni mulini a vento sono chiamati aerogeneratori. Come viene sfruttata? La più importante forma di impiego dell energia eolica è quella relativa alla produzione di energia elettrica attraverso i generatori eolici, ovvero aerogeneratori. L energia elettrica si ottiene sfruttando l energia cinetica del vento: le masse d aria in movimento ad una velocità superiore ai 10 chilometri orari fanno girare le pale di un elica; queste a loro volta sono collegate ad un generatore che trasforma l energia meccanica in energia elettrica. Come è strutturato un aerogeneratore? Le pale del generatore eolico sono fissate su un elemento meccanico chiamato mozzo a formare l elemento dell aerogeneratore chiamato rotore. A seconda della posizione dell asse attorno a cui ruota questo meccanismo, si distinguono rotori ad asse orizzontale e rotori ad asse verticale

Entrambi i tipi di generatore richiedono una velocità minima del vento (si parla di cut-in), dai 3 ai 5 m/s; la velocità ideale si aggira tra i 12 e i 14 m/s; nel caso la velocità diventi eccessiva

I generatori eolici ad asse verticale (VAWT, Vertical Axis Wind Turbines) hanno una struttura con poche parti mobili e possono sfruttare l energia del vento a prescindere dalla sua direzione di

2 Entrambi i tipi di generatore richiedono una velocità minima del vento (si parla di cut-in), dai 3 ai 5 m/s; la velocità ideale si aggira tra i 12 e i 14 m/s; nel caso la velocità diventi eccessiva (oltre i 25 m/s, velocità di cut-off) entra in funzione il sistema frenante dell aerogeneratore. I generatori eolici ad asse verticale (VAWT, Vertical Axis Wind Turbines) hanno una struttura con poche parti mobili e possono sfruttare l energia del vento a prescindere dalla sua direzione di provenienza e, quindi, senza che vi sia bisogno di un costante orientamento. In linea generale, il loro rendimento è decisamente inferiore rispetto a quello dei generatori con asse orizzontale e ciò ne ha limitato moltissimo la diffusione. Gli impianti esistenti sono infatti quasi tutti ad asse orizzontale. Pala eolica ad asse verticale I generatori eolici ad asse orizzontale (HAWT, HorizontalAxis Wind Turbines) sono costituiti da torri di acciaio la cui altezza varia dai 60 ai 100 m circa; sulla cima della torre è posizionato un generatore di energia elettrica che viene azionato da un rotore a pale; solitamente un aerogeneratore è provvisto di due o tre pale lunghe circa 20 metri. Le dimensioni degli impianti a energia eolica variano a seconda delle esigenze che devono soddisfare. Quelli più piccoli sono denominati impianti minieolici e microeolici; Pala eolica ad asse orizzontale gli impianti minieolici hanno una potenza nominale che va dai 20 ai 200 kw; gli impianti microelici invece sono quelli la cui potenza nominale non raggiunge i 20 kw; sono impianti utilizzati per usi domestici o per esigenze di piccole imprese. Non sono molto diffusi a causa del loro elevato costo di installazione e delle ristrettezze normative relative a quest ultima.

3 Gli impianti più grandi sono invece denominati wind-farm (fattorie del vento) o anche parchi eolici; le wind-farm sono vere e proprie centrali elettriche costituite da più aerogeneratori tra loro collegati e posizionati a distanze ben precise l uno dall altro allo scopo di evitare il cosiddetto fenomeno dell interferenza aerodinamica, fenomeno che può creare due tipi di problemi; il primo è legato all incremento della turbolenza sui generatori che fanno parte del parco eolico; il secondo è invece legato alle perdite di potenza. Solitamente la distanza raccomandata è sette volte il diametro della macchina per gli aerogeneratori posti in parchi eolici con venti multidirezionali, mentre è di circa tre-cinque volte il diametro della pala per le file degli aerogeneratori perpendicolari alla direzione del vento. Quando gli impianti si trovano sulla terraferma si parla di impianti eolici on-shore, mentre si parla di impianti eolicioff-shore quando vengono collocati a una certa distanza dalla costa di mari o laghi. Come funziona? Il rotore trasferisce l energia meccanica(energia di rotazione) all albero.in questo modo l energia entrerà in un generatore elettrico che è posizionato sull estremità dell albero. Un generatore è un dispositivo che utilizza le proprietà di induzione elettromagnetica per produrre tensione elettrica. Per comprendere meglio, è possibile paragonare la tensione alla pressione, ovvero ad una forza che muove l elettricità da un punto all altro. Il generatore è costituito da magneti e da un conduttore (un filo a spirale). Quando si dispone di un conduttore circondato da magneti e vi è una parte che sta esercitando unmovimento rotatorio rispetto alle altre, si ha la genesi di una certa tensione nel conduttore. In altre parole, quando il vento fa girare le pale del rotore, il rotore gira l albero, l albero a sua volta fa girare una struttura dei magneti trasferendo ancora una volta energia, a questo punto si genererà tensione nella bobina di filo (nel conduttore) che produrrà energia elettrica.

4 Essenzialmente il generatore trasforma l energia di rotazione in energia elettrica mediante un gioco di trasferimento di energia da una struttura all altra (dal vento alle pale > rotore > albero > generatore). Questo appena descritto è il meccanismo di funzionamento legato alle strutture più semplici delle turbine eoliche, il progresso ha fatto nascere pale eoliche più complesse ma tutte possono essere ricondotte allo schema di trasferimento energetico che va dal vento alle pale fino ad arrivare al generatore. I lati positivi dell eolico È indubitabile che in sé l energia eolica sia un tipo di energia pulita dal momento che non si ha produzione di emissioni inquinanti l ambiente o alteranti il clima. Per la costruzione di impianti a energia eolica non occorrono vastissime aree di terrenoe, nel caso di dismissione dell impianto, il sito che lo ospitava può essere riportato alle condizioni iniziali. Tra i vantaggi poi gli esperti citano l alto tasso di efficienza degli aerogeneratori; si ritiene infatti che la conversione dell energia cinetica del vento in energia elettrica abbia un rendimento teorico decisamente elevato (59%), senza contare il fatto che un impianto a energia eolica può teoricamente funzionare per tutto l arco della giornata (a differenza, per esempio, di un impianto a energia solare). Un altro vantaggio è la lunga durata della vita di una turbina, vita che mediamente varia dai 20 ai 25 anni. Tra i vantaggi inoltre si può annoverare il fatto che è possibile costruire impianti la cui capacità energetica è decisamente variabile e, conseguentemente, questi possono essere adattati alle diverse necessità senza problemi di sotto o sovradimensionamento (si può andare dall uso domestico a quello industriale). Un altro punto a favore degli investimenti nell energia eolica è quello relativo alla creazione di nuovi posti di lavoro. e quelli negativi Il primo grande problema dei parchi per lo sfruttamento dell energia eolica è quello legato all impatto visivo. Non v è dubbio che, molto spesso, i siti adatti al posizionamento di aerogeneratori si trovano in aree il cui valore ambientale e quello paesaggistico sono considerati elevati. Non è per niente facile, se non impossibile, integrare piacevolmente nel paesaggio le torri eoliche. Quello del notevole impatto visivo è, con tutta probabilità, l aspetto che più frena lo sviluppo di tale fonte di energia.

5 Un altro problema di grande evidenza che deve essere considerato è quello relativo al cosiddettoinquinamento acustico. I componenti elettromeccanici delle turbine e i fenomeni aerodinamici messi in atto da queste ultime producono un rumore non minimale. Se per i detrattori dell eolico, il problema acustico non deve essere assolutamente trascurato, i suoi propugnatori sostengono che tale rilievo è del tutto specioso in quanto, secondo ciò che affermano, nelle zone particolarmente ventose, a qualche centinaio di metri dai generatori, i rumori di fondo provocati dai venti sarebbero pressoché identici a quelli provocati dagli aerogeneratori; essi sostengono inoltre che anche in posizioni più vicine (ovvero in un raggio di circa duecento metri) il rumore percepito ha un intensità che può essere paragonabile a quella cui la maggior parte delle persone è sottoposta durante le consuete attività quotidiane. Secondo una ricerca effettuata dal Dipartimento di Ingegneria Industriale dell università di Parma, il rumore rilevato alla base di un aerogeneratore corrisponde a circa 100 db(a), a 350 m di distanza il rumore è di circa 45 db(a); quello rilevato all interno di una metropolitana si aggira sui 100 db(a), mentre il rumore di un fondo notturno corrisponde a circa 40 db(a).

6 Comparazione tra uno dei più grandi aerogeneratori e la statua della libertà Gianluca Bettinelli Houdaifa Farahat Erik Muhameti Fonti:

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