L'energia eolica è il prodotto della conversione dell'energia cinetica del vento in elettrica. Prima tra tutte le energie rinnovabili per il rapporto costo/produzione è stata anche la prima fonte energetica rinnovabile usata dall'uomo. Il suo sfruttamento, relativamente semplice e poco costoso...

... è attuato tramite macchine eoliche divisibili in due gruppi ben distinti:

Essa è pensata tenendo presente sia una produzione centralizzata in impianti da porre in luoghi alti e ventilati, sia un eventuale decentramento energetico, per il quale ogni Comune ha impianti di piccola taglia, composti da un numero esiguo di pale (1-3 pale da 3-4 megawatt) con le quali genera in loco l'energia consumata dai suoi abitanti. Il tempo di installazione di un impianto è molto breve; fatti i rilievi sul campo per misurare la velocità del vento e la potenza elettrica producibile, si tratta di trasportare le pale eoliche e fermarle nel terreno. Il tempo di progettazione e costruzione di altre centrali (idroelettriche, termoelettriche,etc.) è superiore a 4 anni.

Nonostante le intenzioni siano le migliori, la mancanza di una legge quadro o di un testo unico sulle energie eoliche, diversamente dal solare, è considerata una delle cause della lenta diffusione della tecnologia rispetto all'estero. Benché l'eolico sia l'energia meno costosa, non è né massicciamente richiesto dai produttori elettrici che potrebbero rivenderlo al costo del kWh attuale con maggiori profitti, né è la prima quantità d'energia ad essere venduta nella Borsa elettrica che pur abbina domanda e offerta di energia in base al prezzo del kWh elettrico (l'eolico, avendo il prezzo per kWh più basso e conveniente, dovrebbe collocarsi subito).

Storia dell'eolico

Costi dell'eolico

Impianti

Teoria di Betz

L'aria che si avvicina ad un generatore ad asse orizzontale viene considerata come fluente all'interno di un cilindro di raggio R dove R è il raggio del rotore della turbina.
La teoria di Betz dimostra come un aerogeneratore reale non può estrarre più del 59.3% della potenza posseduta da un tubo d'aria di area A che fluisce con velocità v:

quindi il coefficiente di Betz(B) sarà:

In realtà un aerogeneratore che estrae dal 40% al 50% viene considerato ottimo.

Generatori eolici

I generatori eolici nell'arco degli ultimi 20 anni hanno migliorato drasticamente rendimento, dimensioni e costi e continuano a farlo: ecco perché i numeri dati in seguito sono da ritenersi provvisori. Tali generatori sono riusciti a passare da una produzione di pochi chilowatt di potenza, a punte di 3 Megawatt per i più efficienti e una produzione tipica del mercato attuale di 1,5 MW, con una velocità del vento di 3-4 m/s. Considerando che la massima potenza erogata alle utenze domestiche è di 3 chilowatt, una pala è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico di circa 1000 utenze domestiche, corrispondenti 4000-4500 persone (considerando 4 abitanti medi per nucleo familiare) e alle dimensioni medie di un comune italiano. Questi standard sono raggiunti sia da aerogeneratori orizzontali che verticali.

Un generatore sia ad asse verticale che orizzontale richiede una velocità minima del vento di 3-5 metri/sec ed eroga la potenza di progetto ad una velocità del vento di 12-14 metri/sec. Ad elevate velocità (20/25 metri al secondo) l'aerogeneratore viene bloccato dal sistema frenante per ragioni di sicurezza.

Esistono anche generatori a pale mobili che seguono l'inclinazione del vento, mantenendo costante la quantità di elettricità prodotta dall'aerogeneratore, e a doppia elica, per raddoppiare la potenza elettrica prodotta. Non mancano generatori silenziosi; il problema principale resta la dimensione delle pale e la mancanza di generatori a "micropale" non visibili a occhio nudo che risolverebbero l'impatto negativo sul paesaggio.

Una notevole potenza elettrica viene dissipata nel rotore che deve avere una velocità di 3000 giri/minuto per erogare una corrente alla frequenza di rete di 50 hertz. I giri al minuto dell'aerogeneratore sono molto variabili come lo è la velocità del vento; ma la frequenza di rete deve essere costante a 50 hertz, perciò i rotori vengono collegati a una serie di inverter prima di immettere l'energia in rete. Ecco perché il rendimento elettrico di tale dispositivo può essere considerato simile all'efficienza del motore ad aria compressa, intorno al 70%. La cinematica del generatore eolico è caratterizzata da bassi attriti, assenza di surriscaldamento e di un sistema di refrigeranti (olio ed acqua) e un costo di manutenzione pressoché nullo.

I principali produttori mondiali di aerogeneratori sono tedeschi e danesi: Enercon, Vestas, Bonus, Bus, Nordex, NedWind, GE Wind, Enron Wind, Neg Micon: sono circa 26 le aziende che producono gli aerogeneratori. Sono tutte tedesche e danesi, a parte le divisioni "wind" di alcune holding internazionali.

Generatori ad asse verticale

Innovazioni - Il Kitegen

Generatore ad asse orizzontale

Aspetti negativi dell'energia da fonti eoliche

Gli aspetti negativi delle turbine eoliche sono diversi:

• L'impatto ambientale, seppur rivalutato negli ultimi anni, è un grosso disincentivo all'istallazione di questo genere di impianti. Nella gran parte dei casi infatti i luoghi più ventosi risultano essere le cime ed i pendii di colline e montagne spesso luoghi dove la natura viene protetta e dove risultano visibili anche da grande distanza, inoltre generano un discreto inquinamento acustico, che in ecosistemi delicati potrebbe influenzare la vita delle specie animali presenti.

• Un secondo problema, per ora marginale, ma importante per produzioni in larga scala, è l'intermittenza. Il vento analogamente al sole e differentemente dalle fonti di energia convenzionali, dal nucleare o dalle biomasse, non fornisce energia continuamente ed omogeneamente e soprattutto non può essere controllata per essere adattata alla richiesta di energia, almeno finché non saranno sviluppate tecnologie di immagazzinamento sfruttabili e convenienti.

Impianti eolici in Italia