L’energia eolica

Il vento è quel fenomeno naturale rappresentato dallo spostamento delle masse d’aria tra zone a differente pressione atmosferica. In pratica, quando la terra rilascia nell’atmosfera il calore ricevuto dal sole non lo fa in modo uniforme; nelle zone fredde, in cui la Terra cede meno calore, si formano masse d’aria fredda , mentre nelle zone calde dove viene ceduto più calore, si formano masse d’aria calda. Quando masse d’aria a diversa temperatura vengono a contatto, l’aria più calda tende a spostarsi verso l’alto, mentre quella più fredda si sposta verso il basso. Tanto maggiore è la differenza di temperatura, tanto più veloce sarà lo spostamento delle masse d’aria e maggiore il vento prodotto.

L’energia del vento è una fonte energetica pulita e rinnovabile e, come ogni energia rinnovabile, può vantare una storia millenaria che si perde alle origini della civiltà umana e ne accompagna lo sviluppo.

L’energia eolica, infatti, è stata sfruttata dall’uomo sin dall’antichità trovando la sua massima espressione nella navigazione e nei mulini a vento i cui resti più antichi sono visibili nell’area geografica tra Iraq e Afghanistan che corrisponde all’antica Mesopotamia (VIII secolo) e da lì si sarebbero poi diffusi in Cina dove ne è testimoniata l’esistenza nel XIII secolo
Nel Medioevo i mulini vengono introdotti anche in Europa, inizialmente in Francia ed erano destinati all’uso agricolo. La parola mulino, infatti, deriva da mola, la ruota per la macina dei cereali. L’altro utilizzo era di tipo idraulico, di pompaggio delle acque per la bonifica dei terreni, molto usato in Olanda per recuperare terreni adatti alla coltivazione.
Ma è nell’800 che la tecnologia eolica, con l’introduzione della turbina e della dinamo, si compiono i primi importanti passi verso la produzione di energia elettrica.
Verso la fine del XIX secolo si assiste alla costruzione in Ohio, Stati Uniti, della prima turbina eolica del Professor Charles F. Brush. Caratterizzata da un picchetto da 17 metri di diametro e una grande coda per muovere il rotore (l’insieme, così è denominato l’insieme di pale, mozzo e meccanismo) che era in grado di produrre 12 kW. Oggi con le stesse dimensioni siamo in grado id produrre 100 kW di energia elettrica.

Gli impianti eolici moderni, detti aerogeneratori o turbine eoliche, sono sistemi di trasformazione della forza del vento in energia elettrica che si compongono essenzialmente di due parti: una meccanica, denominata pala, che segue il movimento del vento, ed una elettromagnetica, chiamata generatore, che ne trasforma il movimento in elettricità.

Le pale eoliche, mantengono lo stesso meccanismo di funzionamento dei mulini a vento ovvero ruotando producono energia cinetica che viene trasferita ad un rotore. Questo, a sua volta, trasmette l’energia di rotazione all’albero motore e da quest’ultimo al generatore che la trasformerà in energia elettrica.

• Generatori ad asse orizzontale. Questa tipologia è la più comune e la più efficiente, sebbene sia particolarmente rumorosa.
  I generatori ad asse orizzontale sono costituiti da una torre in acciaio di altezza massima di 100 metri, in cima alla quale si trova un involucro all’interno del quale è contenuto il generatore elettrico azionato da un sistema a pale lunghe detto rotore.
  Lo svantaggio principale legato a questa categoria di impianti è che non possono raggiungere velocità troppo elevate per ragioni di sicurezza. Inoltre per ottenere la massima resa l’asse di rotazione deve essere sempre parallelo alla direzione del vento. Proprio per questo motivo gli impianti  sono provvisti di un sistema che, in modo motorizzato o naturale, posizionano l’asse nella posizione ideale per garantirne il corretto funzionamento.

• Generatori ad asse verticale. Questa tipologia di impianti è meno rumorosa per quanto caratterizzata da minore efficienza. A differenza di quelli ad asse orizzontale, i generatori eolici ad asse di rotazione verticale non sono influenzati in alcun modo dalla direzione del vento e possono resistere anche a forti raffiche, in quanto dotati di una struttura composta da poche parti mobili.
  
  Oltre che in funzione del tipo di generatori, gli impianti eolici si possono distinguere anche in funzione del luogo in cui sono costruiti, ecco quali sono le principali tipologie di parchi eolici e in cosa si differenziano  l’uno dall’altro.

Parchi eolici on-shore

Si tratta di impianti eolici installati in zone pianeggianti esposte ad una corrente costante.

È un tipo di parco eolico molto diffuso nella zona centrale degli Stati Uniti ma, la stessa tipologia di impianti, in dimensioni ridotte, può anche essere installata in zone tendenzialmente isolate oppure essere utilizzata sul tetto o sul balcone di abitazioni private arrivando anche a produrre energia in eccesso da rivendere alle società elettriche.

Parchi eolici near-shore

Questa categoria include gli impianti che si trovano generalmente fino a 10 km di distanza dalla costa.

Proprio in virtù della sua posizione, il parco eolico near-shore tende a sfruttare il più possibile la forza dei venti che provengono dal mare e si abbattono in modo costante tutto l’anno sulla costa, da cui traggono elevate velocità.

Parchi eolici off-shore

Gli impianti di questa tipologia sono quelli costruiti in zone più lontane dal mare o dalle coste degli oceani .

Oltre a poter disporre centinaia di turbine in un’area molto vasta per sfruttare l’azione del vento, questi parchi possono contare su correnti d’aria costantemente presenti e riescono a produrre quantità molto superiori di energia rispetto ai parchi eolici on-shore. Ciò nonostante questi parchi eolici hanno lo svantaggio di richiedere costi di realizzazione e manutenzione piuttosto elevati rispetto ad altri impianti.

Il più grande impianto eolico del mondo si trova a Thanet in Gran Bretagna, con una potenza installata di 300 MW, al secondo posto troviamo quello di Homs Rey, in Danimarca, dove il 43,4% del consumo elettrico nel 2017 sarebbe derivato dal vento.