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Vai col vento “Ed ecco intanto scoprirsi da trenta o quaranta mulini da vento, che si trovavano in quella campagna; e tosto che don Chisciotte li vide, disse al suo scudiere: «La fortuna va guidando le cose nostre meglio che noi non oseremmo desiderare. Vedi là, amico Sancio, come si vengono manifestando trenta, o poco più smisurati giganti?”

Don Chisciotte della Mancia, Miguel de Cervantes Saavedra di Elisabetta Gatti

S

econdo i dati del Global Wind Energy Council (GWEC) il comparto eolico è cresciuto nel 2010 del 22% a livello globale, con un aumento in termini di capacità eolica di 35,8GW, per un investimento di circa 47,3 miliardi di euro.

Per quanto riguarda l’Italia la potenza eolica installata complessivamente è pari a 5.797 MW, dei quali oltre 950 MW nel 2010, che ha prodotto 8.374 GWh di energia elettrica coprendo il 2,6% della domanda elettrica. Il settore impiega 28 mila addetti ed ha un tasso di sviluppo del 16%.

Le prospettive per il futuro sono promettenti e confermate anche dall’analisi condotta dal Global Industry Analysts (Gia).

Infatti nel suo rapporto annuale, la Gia prevede che entro il 2015 il settore dell’energia eolica raggiungerà nel mondo una potenza installata di circa 707.500 MW, quasi 3,5 volte e la capacità della fine del 2010.

Alla Sicilia, con 2.203 GWh, spetta il primato della produzione eolica, seguita dalla Puglia (2.103 GWh) e dalla Campania (1.333 GWh). Queste tre Regioni insieme coprono il 62% del totale nazionale. In Calabria continua il forte sviluppo degli impianti eolici registrato negli ultimi anni; infatti la sua produzione è cresciuta del 120% rispetto al 2009.

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cultura e natura A livello globale, anche se a distanza è ragguardevole fonti più costose per beneficiare delle prevedibili dalle prime file, l’Italia è al terzo posto in Europa e al riduzioni dei costi che l’evoluzione tecnologica sesto nel mondo: dovrebbe portare. Tutto l’eolico che l’Italia deve fare al 2020 per ottemperare agli obiettivi Comunitari, peserebbe al massimo intorno all’1,5% della bolletta elettrica. Se non facessimo questo, pagheremmo molto più in penali e sanzioni che l’Europa ci comminerebbe.”

Dato il tipo di rinnovabile di cui il presidente dell’ANEV si occupa, si potrebbe dire che stia tirando l’acqua al suo “mulino” ma, lasciando da parte i motteggi, l’eolico sembra avere bisogno di un impulso più audace per progredire nel suo sviluppo.

COME FUNzIONA L’EOLICO:

E’ indubbiamente un buon risultato quello raggiunto fino ad ora. Tuttavia approfondendo la situazione dell’eolico nazionale, sembra che abbiamo ancora molto da fare. Infatti se si esclude il certificato verde (incentivi basati su un coefficiente differenziato in base al tipo di fonte rinnovabile), nel nostro paese questo settore soffre della scarsità di sostegni significativi che ne limitano lo sviluppo, tant’è che nel 2010 si è verificato un calo del 25% delle istallazioni e nel 2011 il 71% degli investimenti in nuovi impianti delle aziende italiane, è andato all’estero.

Eppure, come sostiene Oreste Vigorito, presidente dell’ANEV (Associazione Nazionale Energia del Vento): “l’eolico ha un potenziale importante e un costo molto limitato rispetto al fotovoltaico (circa cinque volte di meno), mentre l’idroelettrico e la geotermia sarebbero più economici ma hanno potenziali marginali.

Una politica saggia imporrebbe quindi, di sviluppare da subito l’eolico, rimandando ad un futuro quelle

La radiazione solare, assorbita in modo difforme dall'atmosfera terrestre, dà luogo a masse d'aria con temperature differenti e di conseguenza con differenti gradi di densità e di livelli di pressioni. Spostandosi dalle zone ad alta verso quelle a bassa pressione, l'aria in movimento dà origine al vento.

Inoltre, come risultato dell'azione di altre forze, si creano delle perturbazioni. L'energia del vento che è possibile sfruttare con una macchina eolica è direttamente proporzionale alla densità dell'aria, alla superficie dell'area spazzata dalle pale e al cubo della velocità del vento.

Si stima che l'energia contenuta nei venti sia pari approssimativamente al 2% del totale dell'energia solare che annualmente raggiunge la terra. La percentuale apparentemente minima equivale invece a quasi due miliardi di tonnellate di petrolio (200 volte il consumo di tutte le nazioni del pianeta). A causa della sua aleatorietà e dispersione, soltanto una parte di questa energia, circa il 5%, può essere vantaggiosamente utilizzata.

Il principio di funzionamento dei moderni impianti eolici è lo stesso di quello che faceva muovere i vecchi mulini a vento: il vento che spinge le pale.

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cultura e natura Nel caso degli aerogeneratori il movimento di Le pale del generatore eolico sono fissate su un rotazione delle pale viene trasmesso ad un generatore elemento meccanico chiamato mozzo a formare che produce elettricità. La velocità di rotazione delle l’elemento dell’aerogeneratore chiamato rotore. pale è inversamente proporzionale alla potenza della macchina che può andare da 200 rotazioni/minuto nei generatori da 20 kW, fino a scendere alle 60 rotazioni/minuto nei generatori da 100 kW, a velocità nominale del vento. La configurazione più diffusa prevede un rotore tripala e una turbina disposta ad asse orizzontale. Le pale sono realizzate con materiale leggero e resistente, solitamente in fibra di vetro e/o carbonio.

I GENERATORI EOLICI La trasformazione dell'energia eolica in energia elettrica avviene attraverso i generatori eolici, ovvero gli aerogeneratori.

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. Esistono aerogeneratori diversi per forma e dimensione. Possono, infatti, avere una, due o tre pale di varie lunghezze: quelli con pale lunghe 50 centimetri vengono utilizzati come caricabatteria, quelli con pale lunghe circa 30 metri sono in grado di erogare una potenza di 1500 chilowatt, riuscendo a soddisfare il fabbisogno elettrico giornaliero di circa 1000 famiglie. Il più diffuso aerogeneratore è costituito da una torre di acciaio di altezze che si aggirano tra i 60 e i 100 metri, con due o tre pale lunghe circa 20 metri e genera una potenza di 600 chilowatt che equivale al fabbisogno elettrico giornaliero di 500 famiglie.

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A seconda della posizione dell’asse attorno a cui ruota questo meccanismo, si distinguono rotori ad asse orizzontale e rotori ad asse verticale.

La struttura di un generatore eolico con rotore ad asse orizzontale è semplice: un sostegno (formato da fondamenta e torre) che reca alla sua sommità una gondola o navicella.

In questo involucro sono contenuti l'albero di trasmissione lento, il moltiplicatore di giri, l'albero veloce, il generatore elettrico e i dispositivi ausiliari (sistema frenante e sistema di controllo).

All'estremità dell'albero lento è fissato il rotore (costituito dal mozzo sul quale sono montate le pale).

La forma delle pale è disegnata in modo che il flusso dell'aria che le investe azioni il rotore.

Dal rotore, l'energia cinetica del vento viene trasmessa a un generatore di corrente. Il generatore eolico funziona a seconda della forza del vento.

Al di sotto dei 4/5 metri al secondo non può partire.

La velocità minima che permette alla macchina di fornire la potenza di progetto è 10/12 metri al secondo per qualche centinaia di chilowatt.

Ad elevate velocità (20/25 metri al secondo) l'aerogeneratore viene spento per ragioni di sicurezza.

I progressi nel disegno dei rotori eolici degli ultimi 10 anni permettono a questi di operare anche a velocità del vento inferiori, imbrigliando una quantità maggiore di energia e raccogliendola ad altezze maggiori, aumentando la quantità di energia eolica sfruttabile.

Sono stati messi a punto anche dei rotori con pale “mobili”: variando l’inclinazione delle pale al variare della velocità del vento è possibile mantenere costante la quantità di elettricità prodotta dall’aerogeneratore.

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cultura e natura I MODULI Vi sono poi due diversi tipi di moduli in base dell’impianto eolico: ● generatori eolici ad asse verticale, indipendenti dalla direzione di provenienza del vento; ● generatori eolici ad asse orizzontale, in cui il rotore va orientato (attivamente o passivamente) parallelamente alla direzione di provenienza del vento.

Le macchine ad asse verticale sono maggiormente adatte a sfruttare venti di direzione variabile e richiedono sistemi di controllo meno complessi.

Il generatore eolico ad asse verticale (VAWT, in inglese Vertical Axis Wind Turbines) è un tipo di macchina eolica contraddistinta da una ridotta quantità di parti mobili nella sua struttura, il che le conferisce un'alta resistenza alle forti raffiche di vento, e la possibilità di sfruttare qualsiasi direzione del vento senza doversi riorientare continuamente. È una macchina molto versatile, adatta all'uso domestico come alla produzione centralizzata di energia elettrica nell'ordine del megawatt (una sola turbina soddisfa il fabbisogno elettrico mediamente di circa 1000 case).

Gli impianti ad asse orizzontale sono, per esempio, i classici mulini a vento olandesi o anche le girandole

dei bambini.

Tipico esempio di rotore ad asse verticale è invece costituito dal sistema a coppette utilizzato in meteorologia per misurare la velocità del vento, denominato anemometro.

Questo tipo di generatore ha però bisogno di sistemi molto complicati di controllo su ogni variabile in gioco, ma ha il grande vantaggio di un maggiore rendimento aerodinamico.

Per questo motivo gli attuali impianti eolici vengono realizzati quasi esclusivamente con macchine ad asse orizzontale.

Un generatore eolico ad asse orizzontale (HAWT, in inglese Horizontal Axis Wind Turbines) è formato da una torre in acciaio di altezze tra i 60 e i 100 metri sulla cui sommità si trova un involucro (gondola) che contiene un generatore elettrico azionato da un rotore a pale lunghe tra i 20 e i 60 metri (solitamente 3, raramente 2).

Esso genera una potenza molto variabile, che può andare da pochi kW fino a 5-6 MW. Come i generatori ad asse verticale anche quelli ad asse orizzontale richiedono una velocità minima di 35 m/s ed erogano la potenza di progetto ad una velocità del vento di 12-14 m/s.

Ad elevate velocità (20/25 m/s) l'aerogeneratore viene bloccato dal sistema frenante per ragioni di sicurezza.

LE DIMENSIONI DEGLI IMPIANTI EOLICI In base alla taglia di un impianto si possono avere diversi campi di applicazione.

Minieolico e microeolico Come suggeriscono le definizioni si tratta di impianti di piccola taglia, adatti ad un uso domestico o per integrare il consumo elettrico di piccole attività economiche.

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Di solito questi impianti sono costituiti da aerogeneratori del tipo ad asse orizzontale con diametro del rotore da 3 a 20 metri e altezza del mozzo da 10 a 20 metri. Solitamente per minieolico si intendono impianti con una potenza nominale fra 20 kW e 200 kW, mentre per microeolico si intendono impianti con potenze nominali inferiori ai 20 kW. Per questi impianti di piccole dimensioni il prezzo di installazione risulta più elevato, attestandosi attorno ai 1500-3000 euro per kW installato, in quanto il mercato di questo tipo di impianti è ancora poco sviluppato; tra le cause, come già detto, le normative che, a differenza degli impianti fotovoltaici, in quasi tutta Europa non ne sostengono la diffusione. Questi impianti possono sfruttare le specifiche condizioni del sito in cui si realizza l'installazione. Sono impianti adattabili, che riescono a sfruttare sia venti deboli che forti e che riescono ad intercettare le raffiche improvvise tipiche dell'Appennino.

Per la valutazione dell’idoneità del luogo non si effettua solitamente una campagna di misure in situ (come avviene per installazioni medio-grandi), per l’elevata incidenza che tale costo potrebbe avere sull’investimento globale.

La valutazione, nel caso si ritenga sufficiente la disponibilità di vento (come velocità e continuità), deve considerare altri fattori quali: ♦ l’interferenza con altre strutture (edifici o altre turbine eoliche) ♦ l’inquinamento acustico ♦ la semplicità di installazione ♦la lunghezza del percorso elettrico (costi interramento e dispersioni d’energia) ♦ esigenze di sicurezza ed incolumità fisica ♦ eventuali vincoli ecologici (presenza di specie protette) o storico-archeologici

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Grande eolico o Wind Farm Questa tipologia comprende i cosiddetti parchi eolici o wind farm che hanno una dimensione superiore a 200 kW. Inoltre a seconda della loro collocazione su terra ferma o in mare sono ulteriormente differenziati con il termine in inglese “on shore” e “off shore” Wind Farm on shore Più aerogeneratori collegati insieme formano le wind farm, le “fattorie del vento”, che sono delle vere e proprie centrali elettriche. Una wind farm è costituita da un gruppo di turbine eoliche situate nello stesso luogo, interconnesse tra loro da una rete di collegamento a medio voltaggio, che raccoglie l’energia prodotta da ciascuna turbina e la convoglia ad una stazione di raccolta, dove un trasformatore converte la corrente elettrica a medio voltaggio in corrente ad alta tensione e la immette nel sistema di trasmissione e distribuzione.

Una grande wind farm può consistere di dozzine di generatori eolici, fino a più di cento turbine singole, e copre un’area di diversi km2: poiché, però, l’area occupata dai singoli generatori eolici è molto piccola,

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cultura e natura tutte le zone tra una turbina e l’altra possono essere destinate ad altro uso, come, per esempio, l’agricoltura o l’allevamento di bestiame. Nelle wind farm la distanza tra gli aerogeneratori non è casuale, ma viene calcolata per evitare interferenze reciproche che potrebbero causare diminuzioni di produzione di energia. Di regola gli aerogeneratori vengono situati ad una distanza di almeno cinque-dieci volte il diametro delle pale. Nel caso di un aerogeneratore medio, con pale lunghe circa 20 metri, questo significa installarne uno ogni 200 metri circa.

Gli USA possiedono il maggior numero di wind farm, seguiti dalla Germania, dalla Spagna e dalla Danimarca, con l’Italia al quarto posto, seguita poi da Gran Bretagna, Portogallo Francia e Irlanda. La più grande wind farm on shore del mondo è quella di Roscoe, in Texas, con 627 turbine e una capacità di 781 MW. La più grande in Europa è in funzione a Glasgow (Scozia), con 140 turbine, che forniscono energia a 180.000 abitazioni, con una potenza installata di 322 MW. Wind farm off shore Le wind farm più recenti tendono ad essere situate off shore, cioè in mare, lontano dalle coste, dove è possibile sfruttare i forti venti che soffiano, senza essere rallentati da ostacoli, sulla superficie dei mari, degli oceani, ma anche di grandi laghi.

I costi di realizzazione e di manutenzione di wind farm off shore sono molto più elevati di quelle on shore, a causa dei costi di trasporto dei materiali, delle difficoltà costruttive, dei problemi di ancorare le torri al fondale (tecnicamente, con una profondità massima di 200 m., ma in genere non più di 20 m e a non più di 20 km dalla costa, per tenere bassi i costi) e dei problemi legati alla corrosione ad opera delle acque marine sulle strutture, ma i vantaggi in termini di produttività sono molto elevati. Sulla superficie di mari e oceani, infatti, i venti non trovano ostacoli e

soffiano con velocità maggiori e con maggior costanza. Il posizionamento off shore di grandi wind farm risolve anche i problemi di impatto estetico e acustico, poiché le torri sono situate oltre la linea dell’orizzonte visibile, ad almeno 3 km dalla costa, e anche i problemi ambientali legati al pericolo costituito dalle torri per gli uccelli, rapaci e migratori in particolare, e per i pipistrelli sono molto più limitati.

Le centrali in mare rappresentano, inoltre, un’utile soluzione per quei paesi densamente popolati e con forte impegno del territorio che si trovano vicino al mare. Alcuni ricercatori sostengono persino che la creazione di piattaforme e sistemi di piloni e cavi sottomarini potrebbe creare, nel tempo, zone di ripopolamento e di biodiversità sui fondali, come accade per le pile e gli ancoraggi delle piattaforme petrolifere.

Gli impianti off shore rappresentano quindi, secondo la maggior parte degli esperti del settore, il vero futuro dell’energia eolica, sia in termini ambientali sia di potenziale produttivo.

Danimarca e Regno Unito possiedono il maggior numero di wind farm off shore, seguiti da Olanda e Svezia. Attualmente la maggiore wind farm off shore si trova di fronte alle coste del Kent in Gran Bretagna (Thanet Wind Farm): è costituita da 100 turbine per una potenza installata di 300 MW. Vi sono grandi progetti per l’eolico off shore: il Regno Unito ha pianificato di illuminare ogni abitazione del Paese con energia prodotta da wind farm off shore entro il 2020, il Canada sta progettando la realizzazione di wind farm off shore nella regione dei Grandi Laghi, e una delle più grandi wind farm off shore del mondo, denominata London Array, verrà costruita nell’estuario del Tamigi, con una potenza installata di 630 MW (che diventeranno poi 1 GW), e fornirà energia a 750.000 abitazioni, circa ¼ delle case di Londra, tramite 341 turbine situate a 12 miglia dalla costa.

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cultura e natura EOLICO SI, EOLICO NO. Uno dei più evidenti punti negativi dell’eolico, lo sapeva bene anche Cervantes, è l’impatto visivo.

Sulla terraferma, i luoghi più ventosi e quindi più adatti alle installazioni eoliche sono generalmente le cime, i crinali di colline e montagne o le coste. Gli impianti moderni, sebbene esteticamente apprezzabili, per le loro grandi dimensioni risultano visibili da grande distanza e possono causare un turbamento del paesaggio.

Tuttavia le installazioni eoliche sono totalmente reversibili (bassi costi di smantellamento, completo ripristino delle condizioni ambientali preesistenti e assenza di alterazioni permanenti del paesaggio), diversamente da altre tipologie di centrali elettriche come termoelettrico, nucleare e idroelettrico, il cui impatto ambientale, sia estetico che ecologico, è di fatto irreversibile sia per gli alti costi (dighe, impianti nucleari) che per i tempi lunghi (scorie radioattive).

Oltre al problema paesaggistico, c’è anche l’impatto acustico da non sottovalutare. Infatti il rumore di una turbina eolica, dovuto essenzialmente al vento incidente sulle pale, secondo alcuni studi provocherebbe disturbi di carattere neurologico nei residenti di abitazioni adiacenti gli impianti. Tale disturbo è conosciuto anche come "sindrome da pala eolica".

Un altro effetto negativo colpisce invece l’avifauna e i pipistrelli che, soprattutto nel caso di impianti di grandi dimensioni, non riescono ad evitare le pale. A questo proposito va detto però, che è stato comunque rilevata una mortalità molto inferiore a quella normalmente causata dalle finestre degli edifici e dalle automobili.

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Un vero e proprio limite dell’eolico è dato dalla discontinuità della sua produzione e quindi dall’imprevedibilità del rendimento energetico. Infatti come sottolineato dal Rapporto statistico 2010 sugli impianti a fonti rinnovabili del GSE (Gestore Servizio Elettrico) “La fonte eolica è una fonte non programmabile, la quantità di energia elettrica prodotta dipende dalla ventosità e da altri fattori… Il valore della produzione normalizzata nel 2010 è pari a 8.787 GWh, +29% rispetto a quella normalizzata del 2009 e -4% rispetto all’effettiva 2010, significando che l’anno 2010 è stato sensibilmente più ventoso della media degli anni scorsi.” Questa aleatorietà fa sì che il settore eolico non può sostituire totalmente le fonti tradizionali costituite dai combustibili fossili o l'energia idroelettrica, per i quali la potenza erogata è costante o direttamente controllabile in base alle esigenze.

Per superare questo ostacolo, secondo l’EWEA (European Wind Energy Association) occorrerebbe creare una griglia dell’eolico offshore europea, che porti l’energia prodotta sul mare laddove c’è necessità, dato che, intorno alle coste europee, c’è abbastanza vento per alimentare oltre sette volte tutto il vecchio continente.

Decisamente benefici sono invece gli effetti dell’eolico sul clima e sull’ambiente. E’ rilevante infatti l’abbattimento della produzione del gas serra CO2, poiché questa incide in quantità minime in rapporto alla costruzione dell'impianto. Inoltre diversamente da quanto supposto, è stato rilevato che nei luoghi in cui sono stati installati gli impianti eolici è aumentato il tasso di biodiversità grazie alla creazione di nuovi habitat per la flora e la fauna sia

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cultura e natura terrestre che marina.

Anche dal punto di vista economico il settore è propizio in quanto ad esempio non esiste una variabilità dei costi dovuta ad aumenti del prezzo del combustibile. Relativamente ai tempi di ammortamento, una volta determinato il costo di costruzione di un impianto (di grandi dimensioni), si inizierà ad accumulare interessi del 24-50% rispetto all'investimento iniziale, dopo circa 6-10 anni dalla sua messa in esercizio. Infine i costi di mantenimento e smantellamento sono relativamente bassi, molti componenti sono riciclabili e riutilizzabili.

Ma l’eolico costituisce anche una opportunità per l’occupazione. Secondo l’EWEA, grazie all’eolico, entro il 2020 ci potrebbero essere 446.000 nuovi posti di lavoro. A dire il vero già nel Texas (e in altri stati degli USA), l'eolico si è dimostrato una fonte di reddito ulteriore per allevamenti e colture in difficoltà economica, permettendo la sopravvivenza di agricoltori che ricevendo un reddito fisso mensile dalle società elettro-eoliche (come canone per l'utilizzo del relativamente piccolo spazio occupato al suolo) possono alleviare problemi quali la variabilità del prezzo di vendita dei prodotti agricoli e la perdita dei raccolti.

CONCLUSIONI L’Italia come è noto è priva di petrolio e non ha centrali nucleari. Questi due aspetti hanno fortemente penalizzato il nostro paese sul piano della competitività, dell’occupazione e dello sviluppo. Allo stesso tempo, questa penuria di risorse energetiche, potrebbe essere la nostra molla per risalire la china.

Un’opportunità per creare un nuovo sistema di sviluppo che dalle difficoltà possa trarre nuove soluzioni e nuove risorse, il che per l’Italia non sarebbe la prima volta. Investire sull’eolico potrebbe essere un buon viatico per il futuro della nostra bella penisola.

BIBLIOGRAFIA http://www.anev.org/ (Studio Althesys Costi Benefici dell’Eolico in Italia Prof. Alessandro Marangoni) Il Pianeta Terra (Mensile di informazione e cultura dell’Ambiente, dell’Energia, delle Fonti Rinnovabili e della qualità della vita) http://leggilanotizia.it/ Denis Grasso http://www.eniscuola.net/ European Wind Energy Association - EWEA GSE Gestore Servizio Elettrico Wikipedia ENEA ANEV ENEL http://www.globalwindday.org/ www.ren21.net (Renewables 2011 Global Status Report)

Foto http://geekphilosopher.com/

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