IMPIANTI EOLICI Che cos è Il vento è un fenomeno provocato dalla differenza di riscaldamento delle masse d'aria che si trovano al di sopra della terra ferma e del mare. Le zone al di sopra delle terre emerse, infatti, si scaldano in modo differente rispetto a quelle sopra le acque degli oceani. La differenza di temperatura produce una conseguente differenza di pressione che a sua volta induce lo spostamento delle masse d'aria: questo spostamento è appunto il "vento". Le caratteristiche morfologiche del territorio influiscono sulla direzione e sulla potenza del vento, che è particolarmente forte e regolare laddove non esistono ostacoli sul suo percorso, per esempio lungo le superfici piane, lungo le coste e in mare aperto. L'energia cinetica del movimento delle masse d aria, che chiameremo energia eolica, è stata largamente utilizzata sin dall'antichità in svariate applicazioni prima fra tutte la navigazione a vela, che consentì all'antico Egitto di muovere imbarcazioni, scoprire nuove terre e realizzare commerci altrimenti impossibili. Ma la forza del vento fu anche la principale fonte energetica per realizzare le macine del grano o delle olive (mulini a vento) oppure per pompare acqua dai pozzi. L'energia cinetica del vento veniva trasformata pertanto in energia meccanica. Negli ultimi decenni del secolo scorso, l'energia meccanica prodotta dalla forza eolica è stata sfruttata anche ai fini della generazione di energia elettrica. Oggi l'energia eolica viene definita, oltre che rinnovabile, un'energia alternativa ma in realtà ha accompagnato la vita dell'uomo molto più a lungo rispetto a quanto non abbiano ancora fatto i combustibili fossili. Come funziona L energia cinetica dell'aria può essere convertita in energia meccanica attraverso l'uso di aeromotori (ad esempio per la movimentazione, macinatura e frantumazione dei materiali, il pompaggio dell acqua) oppure in energia elettrica, attraverso l'uso di aerogeneratori. Questi ultimi possono essere classificati in base a vari criteri come la potenza di targa delle macchine, l asse di rotazione, il tipo di controllo, la tipologia di utenza che servono: da questo punto di vista si identificano gli aerogeneratori che alimentano utenze isolate (detti stand-alone) o quelli collegati alla rete elettrica (grid-connected). Un aerogeneratore è costituito principalmente da un sostegno detto torre (a traliccio o tubolare), da una navicella e dalle pale eoliche. Queste ultime sono progettate e realizzate in modo tale da essere messe in movimento dal vento; la loro rotazione viene trasmessa ad un albero che a sua volta è collegato ad un generatore di energia elettrica. Una turbina eolica funziona in maniera opposta ad un ventilatore: invece di usare energia elettrica per muovere l aria, un aerogeneratore sfrutta il vento per produrre energia elettrica.
Al variare della velocità del vento, generalmente misurata in m/s, varia anche il valore della potenza elettrica messa a disposizione dall'aerogeneratore. In generale esistono due soglie di velocità del vento, una minima e una massima, che identificano i limiti di funzionamento dell aerogeneratore: al di sotto di una determinata velocità minima del vento, variabile con la tecnologia considerata e detta velocità di cut in, l'aerogeneratore non eroga energia elettrica e il rotore resta fermo. Questa soglia minima è generalmente posta ad una velocità di 3-4.5 m/s; al di sopra di una soglia massima, detta velocità di cut out, l'aerogeneratore viene fermato per evitare danni alla turbina. Normalmente si tratta di una velocità superiore a 25 m/s (circa 90 km/h); pertanto oltre questa velocità l'aerogeneratore non produce energia elettrica. Gli aerogeneratori si possono classificare anche in base alla potenza di targa della macchina. In sintesi identifichiamo come aerogeneratori micro e mini eolici le macchine che vanno da qualche centinaio di MW ad una decina di kw per poi salire verso impianti eolici di taglia media fino a qualche centinaio di kw e spingersi agli aerogeneratori di grande taglia che oggi commercialmente raggiungono anche i 3 MW. Un insieme di aerogeneratori con le infrastrutture necessarie alla connessione alla rete elettrica formano quello che è chiamato appunto un impianto eolico. Gli impianti eolici sono installati in aree geografiche ad alti regimi di vento caratterizzati anche dalla presenza della rete elettrica e di una discreta viabilità. Si noti che il minieolico è concettualmente differente da un impianto eolico di grande taglia in quanto caratterizzato da dimensioni decisamente più contenute (da mezzo metro di diametro in su), da potenze variabili da poche centinaia di Watt a qualche decina di kw e spesso dedicato all autoconsumo. Il minieolico, è rappresentato da due principali filoni tecnologici: Miniaerogeneratori con pale ad asse orizzontale; Miniaerogeneratori con pale ad asse verticale. Gli impianti ad asse orizzontale sono i discendenti dei mulini a vento classici, seppur di dimensioni decisamente più ridotte. Possono essere orientate tramite una deriva posta a valle delle pale in modo che esse possano sempre essere posizionate perpendicolari alla direzione del vento. Gli impianti ad asse verticale, invece, godono di una particolarità: non hanno bisogno di orientamento in quanto offrono al vento la superficie utile in un arco di 360. Sono di dimensioni ridotte e più adatte a regimi di vento cittadini che, solitamente, sono turbolenti (direzione e portata variabili) e quindi poco adatti al primo tipo di dispositivo. Sono inoltre idonei al funzionamento in zone remote caratterizzate da condizioni climatiche estreme (ghiaccio, ventosità intensa ed irregolare).
Un impianto mini eolico è la soluzione ottimale per quelle situazioni in cui l utenza è posizionata nei pressi della fonte (vento) o in aree non raggiunte dalla rete elettrica oppure ancora in quelle zone dove generatori di grandi dimensioni potrebbero incontrare difficoltà d inserimento. In quest ottica un impianto eolico di piccola taglia, grazie al quale è possibile soddisfare parte dei consumi locali di energia elettrica, costituisce un particolare sistema di generazione distribuita. Opportunità e vincoli Gli impianti eolici presentano numerosi vantaggi ambientali, quali la riduzione delle emissioni inquinanti locali, delle emissioni di anidride carbonica e delle sue conseguenze in termini di cambiamenti climatici, nonché il risparmio di combustibili fossili anche a favore della sicurezza dell approvvigionamento. Da non dimenticare inoltre gli aspetti ambientali legati all energia eolica quale fonte gratuita, inesauribile e distribuita. La principale esigenza di un impianto eolico è la disponibilità di un sito che abbia caratteristiche idonee, sia dal punto di vista anemologico che infrastrutturale (rete elettrica e viabilità). Quando si intende sfruttare l'energia eolica bisogna conoscere approfonditamente la risorsa in termini di direzione e variabilità del vento e questo è possibile grazie ad uno studio definito appunto anemologico. Dai dati dello studio gli esperti valutano la risorsa ed identificano il tipo di aerogeneratore più adatto al sito in questione. Siti interessanti garantiscono una produzione di circa 1700 GWh all anno per ogni MW installato. Non a caso esistono impianti eolici installati in mare aperto, dove il vento è più forte e regolare. Il loro impatto ambientale sul paesaggio è minimo proprio per il fatto di essere costruiti a largo dalle coste. Altri aspetti da prendere attentamente in considerazione nello sviluppo di un progetto di impianto eolico sono la connessione alla rete elettrica, la presenza di un adeguata viabilità ed il contesto normativo/autorizzativo nel quale muoversi così come l accettabilità locale dell iniziativa. La maggior difficoltà legata alla realizzazione di grandi impianti è legata al corretto inserimento nel contesto territoriale che prenda in considerazione le caratteristiche ed i vincoli di carattere ambientale e paesistico ma tale difficoltà può essere superata grazie ad un attenta progettazione dell impianto stesso che sia in sintonia con il territorio, anche grazie alle opportune tecniche di mitigazione. Gli impianti mini eolici, al contrario non presentano particolari problemi di impatto ambientale e paesistico. Consentono di sfruttare anche siti con ventosità limitata o con particolari vincoli ambientali o paesistici. Costi dell'eolico Le più importanti voci di costo di un impianto eolico sono legate agli investimenti iniziali (studio di fattibilità, costi di sviluppo, autorizzazioni/concessioni, costi d'ingegneria e attrezzatura tecnologica, costi per i macchinari, costi di impiantistica accessoria, connessione alla rete, sottostazione e opere elettriche) ed ai costi di esercizio e manutenzione (costi per utilizzo del terreno, costi di assicurazione, costi di manutenzione, costi di manodopera, costi amministrativi, royalties al comune).
L investimento iniziale può ammontare indicativamente a 1.300-1.700 /kw 30 installato. I costi di esercizio e manutenzione riguardano prevalentemente la manutenzione (sia ordinaria che sia straordinaria) degli impianti, il cui costo tende a crescere con l aumentare delle ore di funzionamento delle macchine e con il tempo ma non vanno dimenticate le royalties verso il Comune ed i proprietari terrieri per l utilizzo del sito ed il costo del personale. Infine è opportuno prevedere fin dall inizio anche il costo di smantellamento, sebbene la vita di un impianto eolico raggiunga i venti anni e sia ragionevole che un sito possa continuare a essere utilizzato sostituendo le macchine vecchie con aerogeneratori tecnologicamente più avanzati. Complessivamente il costo di produzione di un impianto eolico si può stimare, per esempio in funzione della velocità media del vento, variabile tra i 8 e gli 11 centesimi di euro al kwh prodotto. Una considerazione a parte merita la determinazione dei costi di produzione di energia elettrica degli impianti minieolici per i quali è particolarmente opportuna una valutazione non tanto in termini assoluti quanto in relazione ad altri sistemi equivalenti per la fornitura di energia. Diffusione e prospettive di sviluppo Negli ultimi anni il settore eolico è cresciuto continuamente a livello globale e la tendenza positiva non sembra arrestarsi nel breve periodo: al termine del 2006, infatti, la potenza complessivamente installata ha superato i 73.900 MW. L Europa si conferma quindi il mercato più promettente, con circa il 70% della potenza globale e l Italia, con un incremento di 417 MW nel 2006, si colloca a quota 2123 MW installati, con una produzione di 3215 GWh. I Paesi europei con la maggiore potenza installata sono Germania Spagna, Danimarca, Italia, UK, Portogallo e Olanda. Secondo l'enea la stima delle potenzialità eoliche italiane sono di 10.000 MW su terraferma e di altri 10.000 MW off-shore ovvero in mare. In Italia, quindi, certamente esistono ulteriori margini per lo sviluppo sostenibile dell energia eolica, a condizione che siano superate le barriere di ordine culturale, amministrativo e di adeguato sviluppo della rete elettrica, che hanno spesso ostacolato lo sviluppo delle fonti rinnovabili, talvolta senza presupposti scientifici e oggettivi. In Italia, i gli impianti eolici incontrano ancora una certa opposizione da parte di alcune comunità locali ed associazioni di categoria. Ma se le turbine per l'opinione collettiva diventassero un simbolo di progresso e di tecnologia pulita, la loro percezione visiva potrebbe anche cambiare. Da un punto di vista normativo l entrata in vigore della delibera 28/06 dell Autorità dell Energia elettrica e il gas ha dato uno stimolo allo sviluppo del settore della generazione distribuita sul territorio ed in particolare anche al mini eolico. La Deliberazione 28/06 definisce le modalità di cessione dell energia elettrica prodotta da impianti a fonti rinnovabili di potenza non superiore ai 20 kw e prevede l estensione a tutte le tipologie di impianto, tra cui in particolare anche gli impianti mini eolici, del regime di scambio sul posto, finora limitato ai soli impianti fotovoltaici. Nel caso di punti di immissione coincidenti con punti di prelievo è quindi possibile cedere l energia elettrica prodotta alla rete e assorbire dalla stessa l energia necessaria quando la produzione non risulti sufficiente. A fine anno si potrà operare un saldo netto cessioni-prelievi (regime di scambio sul posto o net-metering); nel caso di cessioni superiori ai prelievi la quota di sovrapproduzione potrà essere riportata a credito, e quindi scalata dai consumi, per i 3 anni successivi. Un particolare ringraziamento viene rivolto all Associazione Produttori Energia da Fonti Rinnovabili (APER) per il prezioso contributo fornito. 30 Dati da fonte APER ed ENEA