Parco eolico

Parco eolicoUn parco eolico è un insieme di turbine eoliche che convertono l’energia del vento in energia elettrica, situate in una zona delimitata e interconnessa con linee a medio voltaggio.

Le centrali eoliche possono essere situate sulla terra o anche in mare (offshore). Le centrali in terra sono le più comuni, anche se i parchi offshore hanno sperimentato una crescita significativa in Europa negli ultimi anni.

Il numero di turbine o  aerogeneratori che compongono un parco eolico è molto variabile e dipende principalmente dalla superficie disponibile e dalle caratteristiche del vento nel sito. Prima di installare un parco eolico si studia attentamente il luogo per un tempo solitamente superiore a un anno. Si installano banderuole e anemometri. Si traccerà così una mappa dei venti che indica la direzione prevalente del vento e la sua velocità.

Le centrali eoliche forniscono diverse quantità di energia a seconda delle differenze di progettazione e della localizzazione delle turbine. Inoltre il fatto che le turbine progettate parecchi anni fa siano meno efficienti e capaci di adattarsi ai cambiamenti di direzione e velocità del vento, presuppone una resa elettrica minore.

Lo sviluppo di parchi eolici in Europa ha ricevuto una larga accettazione del pubblico. La politica seguita dalle istituzioni governative per sostenere lo sviluppo di energie rinnovabili ha dato buoni frutti in molti paesi. Il governo del Regno Unito ad esempio aveva nel 2010 l’obiettivo dichiarato che il 10% dell’energia consumata dalle famiglia fosse generata da fonti energetiche rinnovabili.

La Germania ha il maggior numero di parchi eolici in tutto il mondo e la più grande turbina eolica costruita sul mare. La Spagna nel 2007 aveva prodotto 11.615 MW di potenza eolica installata, pari al 9% della domanda totale e al 60% del consumo totale energetico.

Gli Stati Uniti possiedono i parchi eolici più grandi del mondo. Il più grande in termini di generazione di energia è il Stateline Wind Project (Wind Project Líneaestatal), al confine tra gli stati di Oregon e Washington , con una capacità massima di 300 MW.

In Italia i parchi eolici più importanti sono in Puglia e Basilicata.

Micro eolico

Micro eolicoIl micro eolico è un sistema di approvvigionamento energetico che ricava energia dalla forza del vento. Questo termine micro è in relazione al fatto che le macchine in questione sono di piccole dimensioni rispetto a quelle comunemente usate e possono generare potenza fino a 20 kw in casi di uso domestico e per un massimo di 100 kw per usi industriali.

L’uso del micro eolico in campo industriale richiede solitamente terreni di grandi dimensioni e genera spesso un impatto visivo non indifferente. Comunque le microturbine hanno una dimensione molto più piccola delle turbine eoliche standard e quindi richiedono meno spazio e sono relativamente poco appariscenti. Una questione importante da considerare è anche il rumore, alcune turbine infatti non sono del tutto silenziose.

I vantaggi delle applicazioni di micro eolico sono notevoli specialmente per quelle zone isolate o comunque difficilmente raggiungibili da altre installazioni elettriche, generano anche una minore dipendenza dalle fonti energetiche convenzionali ed evitano l’emissione di sostanze inquinanti.

La realizzazione di un impianto micro eolico dipende generalmente dalla dimensione (in termini di potenza) dell’impianto. Le applicazioni al di sotto dei 20 kW sono per quegli elementi singoli, cioè non connessi alla rete elettrica. Applicazioni di dimensioni più grandi invece sono generatori di elettricità a tutti gli effetti e di solito vengono collegati alla rete con la possibilità di vendere l’energia in eccesso dopo l’autoconsumo.

Per attuare un installazione micro eolica c’è un normale iter procedurale, esso consiste nella scelta del sito e nella valutazione della velocità del vento, l’analisi delle autorizzazioni necessarie, lo studio di fattibilità per i costi di installazione e collaudo, la scelta del progettista e del costruttore, la manutenzione e la gestione dell’impianto.

Le condizioni di vento necessarie per l’installazione di un sistema micro eolico possono essere identificate con un tasso di ventosità media annua non inferiore a 4 m/s e preferibilmente non maggiore a 6 m/s.

Kit eolico

Kit eolicoL’eolica è un tipo di energia pulita sempre più usata. In commercio esistono oggi moltissimi kit eolici, che si possono anche acquistare online e montare autonomamente. Il sistema fai da te di questi kit è supportato spesso da tutte le istruzioni di montaggio e di manutenzione adatte al caso. I kit contengono anche l’intera gamma di attrezzi e materiali che serve a utilizzare e produrre energia elettrica dal vento, senza bisogno di connettersi alla rete elettrica.

Sono generalmente composti di un  un generatore eolico con regolatore di carica, batterie per immagazzinare l’energia ed a volte anche un inverter per alimentare carichi a 230V. Le batterie servono a fornire energia anche quando il vento non c’è. Se il vento raggiunge velocità troppo alte, subentra automaticamente il meccanismo per limitare la velocità di rotazione delle pale. La soluzione del kit eolico è ideale per chi vuole provvedersi l’energia autonomamente, magari perché possiede una baita, un rifugio o una casa isolati dal distributore elettrico. Ideali anche per telecomunicazioni, telecontrollo, pompaggio dell’acqua, case sulla spiaggia, e molte altre applicazioni dove c’è necessità di energia elettrica.

Esistono in commercio kit eolici dai prezzi più vari, partono da circa 600 euro e arrivano anche a 3.000 euro. Il prezzo aumenta con la potenza prodotta, partono da 300 W e arrivano a 2000 W. Il tutto escludendo l’Iva. Anche gli apparati più piccoli sono spesso in grado di fornire circa 50kWh al mese con una velocità media del vento di 12 m/s. Gli apparati sono affidabili e silenziosi. Realizzare e montare questi kit è generalmente facile visto che le parti in movimento sono di solito solo 3, ed è fornito un libretto d’istruzioni. I regolatori di carica sono esterni al corpo del generatore, così da permettere una più semplice manutenzione. Il materiale migliore è l’alluminio per ché resiste agli agenti atmosferici e alla corrosione del sale, così che si può installare in prossimità del mare visto che resiste alla salsedine.

Eolico verticale

Eolico verticaleL’Istituto di tecnologie energetiche in Inghilterra ETI ha investito quasi 3 milioni di euro nel progetto Nova, un progetto gestito da un insieme di aziende e università del Paese. Tale studio ha stabilito che mentre le turbine eoliche ad asse orizzontale sono ritenute comunemente buone fonti di energia, le strutture eoliche ad asse verticale potrebbero risultare ancora migliori.

Uno degli scienziati responsabili del progetto ha dichiarato: “Le turbine eoliche orizzontali utilizzate in mare sono ancora adattamenti delle turbine usate a terra. Il progetto NOVA utilizza un approccio diverso per dimostrare che le turbine eoliche ad asse verticale potrebbero essere utilizzate in modo più vantaggioso, se usate a determinate condizioni ”

Attualmente si sta lavorando alla costruzione di un prototipo in scala reale adatto a essere posizionato in mare, su acque di almeno 60 metri di profondità, dove i venti sono più elevati, così da produrre più energia elettrica a un costo inferiore.

I generatori eolici ad asse verticale hanno una turbina che viene azionata verticalmente. Hanno diversi vantaggi: funzionano con venti di direzioni anche diverse, sono in acciaio e resistono a condizioni meteorologiche avverse, sono silenziosi perché le pale girando verticalmente annullano i rumori provocati dagli altri normali generatori eolici. L’energia prodotta è sia alternata che continua e si può connettere alla rete nazionale così da usufruire degli incentivi GSE. Il massimo della potenza generabile è di 3,7 Kwp e si possono ricavare fino a 0,30 euro ad ogni kWh prodotto.

Le turbine si possono montare sul tetto o sul pavimento, o anche su un palo d’acciaio ad altezza variabile.  Si possono istallare insieme ad altre turbine in rete o creare turbine multiple, consentendo di raggiungere alte potenze. Di solito i generatori misurano 1 metro di larghezza per un altezza di 3 metri. Le pale sono larghe 1 metro, il peso totale arriva a 160 kg.

Eolico senza pale

Eolico senza paleL’energia eolica è una tra le energie più pulite che conosciamo, ma comporta alcuni problemi a causa dell’intrusione in natura delle turbine eoliche. Per questo motivo l’installazione di nuove turbine ha sempre diviso gli ambientalisti e gli architetti paesaggisti, i quali pensano spesso che l’impatto visivo delle pale sia troppo forte. Ma oggi nel campo dell’energia eolica sono sempre di più le innovazione tecnologiche volte a creare un impatto visivo migliore con il paesaggio circostante.

Ad esempio una società di ricerca degli Stati Uniti ha annunciato l’uscita di un generatore eolico senza pale basato su un brevetto rilasciato da Nikola Tesla nel 1913. Date le dimensioni ridotte dell’apparato, esso potrà trovare facile utilizzazione anche per le utenze private

La turbina di energia eolica si chiama “Solar Aero”, possiede un unico apparato ruotante, l’asse dello stesso. L’intero ingranaggio è contenuto all’interno di una cassa rivestita che offre molti vantaggi rispetto alle pale delle turbine convenzionali. Tanto per cominciare non c’è alcun pericolo per la fauna selvatica, come gli uccelli, in quanto vi è una maglia che non permette l’ingresso al rotore. La turbina prevede di produrre energia al competitivo prezzo di 0,12 dollari a Kwh. La turbina genera anche meno costi manutentivi e ha una lunghezza di vita maggiore perché possiede meno parti meccaniche soggette a usura.

Per quanto riguarda invece le invenzioni italiane, l’innovativa tecnologia chiamata “Tornado Like”, è un nuovo concetto di estrazione di energia che permette di ridurre sensibilmente l’impatto ambientale e dare il via a un uso massiccio dell’energia eolica. La mancanza di pale di questo prototipo, la sua forma conica suggestiva e le dimensioni ridotte (solo tre metri contro i 70 metri delle turbine esistenti), consentirà una perfetta integrazione tra natura e tecnologia, offrendo nel contempo una soluzione alla mortalità degli uccelli.  L’aria entra nel dispositivo e crea un vortice interno, generando una nuova classe di corrente continua, anche in assenza di vento. E’ sufficiente una velocità del vento di tre o quattro metri al secondo per garantire una potenza di 100/200 watt. Con vento forte può raggiungere la stessa potenza di una turbina eolica tradizionale. L’impatto visivo rimane salvo, e anche il rumore viene notevolmente ridotto.

Energia eolica domestica

Energia eolica domesticaL’energia solare, sia termica che fotovoltaica, non è l’unica fonte rinnovabile per generare energia elettrica ad usi domestico. La potenza del vento, finora collegata ai grandi impianti realizzati da generatori giganti installati in zone sottosviluppate, dove la potenza eolica garantisce la sostenibilità finanziaria, è ora presa in considerazione per fornire un flusso costante di elettricità a qualsiasi rete elettrica.

Le turbine eoliche domestiche sono progettate per generare energia da raffiche di vento più modeste di quelle necessarie per attivare una turbina eolica di grandi dimensioni. Ci sono moltissimi disegni differenti nel mercato delle turbine a vento domestiche.

Le turbine eoliche domestiche possono produrre energia fino a 100 kW. Nel 2008, il totale di questi turbine eoliche installate in tutto il mondo aveva 38,7 megawatt di capacità. Queste turbine eoliche per l’ambiente domestico possono essere piccole come un generatore convenzionale da 50 watt, la grandezza dei generatori impiegati dalle piccole barche. Queste piccole turbine possiedono delle pale aerodinamiche che misurano la forza del vento.

Ci sono anche impianti eolici domestici con turbine più grandi e più costose, producono energia a corrente alternata e possiedono dei sensori attivi che guidano la posizione delle pale per sfruttare al meglio ogni raffica di vento.

Alcune turbine domestiche installate negli Stati Uniti sono in grado di generare fino a 17,3 megawatt di elettricità. Per ottenere sufficiente energia elettrica si consiglia di installare la maggior parte dei modelli di mini-turbine eoliche su tetti che si ergano a sufficienza, almeno 9 metri più in alto di qualsiasi altro elemento nel raggio di 150 metri. L’installatore deve tener conto della forza eolica del luogo.

In Italia la legge del 2003 n. 387 ha permesso l’uso di questi dispositivi mini eolici per singole case, permettendo alle utenze di connettersi alla rete elettrica e scambiare l’energia, così da ridurre o annullare la spesa della bolletta elettrica.

Alternatore eolico

Alternatore eolicoUn alternatore eolico (anche detto generatore o aerogeneratore) è un dispositivo che genera energia elettrica attraverso una turbina eolica. Una turbina eolica funziona fondamentalmente come un mulino a vento gigante collegato ad un generatore elettrico che utilizza la potenza del vento per muovere le pale del mulino e produrre energia elettrica. Un maggiore flusso di vento produrrà una maggiore quantità di giri delle pale della turbina, producendo più energia.

L’alternatore è necessario perché serve a trasformare l’energia  meccanica o cinetica prodotta dal vento in energia elettrica. Un alternatore è costituito da due parti principali: un induttore (la parte che genera un campo magnetico) e una parte indotta (quella attraversata da linee di forza del campo magnetico). Un alternatore può essere sincrono o asincrono. Un alternatore sincrono si usa per produrre meno potenza, quindi nel campo eolico è più impiegato per produrre energia ad uso domestico. Si dice sincrono perché la velocità prodotta dal rotore è uguale a quella della rotazione del campo magnetico. Nel campo mini eolico tale campo magnetico si crea con dei magneti. Nel generatore asincrono la velocità del campo magnetico e del rotore sono diverse. Gli alternatori più usati per gli aerogeneratori sono a magneti permanenti, anche detti PMA o PMG. Chi si costruisce turbine in casa usa generalmente dei motori a spazzola a corrente continua (DC).

I generatori possono produrre corrente continua (DC) o corrente alternata (AC). Se producono corrente continua si chiamano solo generatori, se la producono alternata si chiamano alternatori. Se la turbina è progettata per essere connessa alla rete l’impianto eolico avrà bisogno di un unico trasformatore per elevare la tensione a quella di rete (230 V). Se invece la turbina progettata per produrre corrente continua (è il caso dei sistemi stand-alone), utilizzerà un generatore in continua o un alternatore a cui si aggiungerà un rettificatore che trasformerà la corrente alternata in continua. Quindi la corrente si potrà accumulare in batterie e tramutarla in alternata mediante un inverter.

Le turbine eoliche sono generalmente connesse al sistema di interconnessione elettrica, in modo che sia immediatamente disponibile l’energia che viene prodotta. L’energia generata dalle turbine eoliche è perfettamente pulita, non produce alcun tipo di inquinamento o rifiuti tossici, per cui l’eolico è considerato uno dei migliori sistemi per la generazione di energia pulita che esistono attualmente. Le turbine eoliche possono operare isolate una dall’altra o essere collegate tra loro per formare un parco eolico.

Generatore eolico

Generatore eolicoNello scenario attuale, che vede i governi nazionale di molti paesi del mondo impegnati, per un verso,  a far fronte, al continuo innalzamento del prezzo dei combustibili fossili da parte dei paesi importatori, senza tralasciare di affrontare, per altro verso,  le emergenze climatiche ed ambientali variamente collegate all’impiego massiccio di tali sostanze nei processi di produzione energetica, il vento costituisce, senz’altro, una sfida su cui puntare. Si tratta d’una risorsa energetica sfruttata sin dall’antichità, che oggi gode di un nuovo momento di grande auge in ragione delle inestimabili qualità che la contraddistinguono: economicità, poiché si tratta di un’autentica forza della natura disponibile ovunque ed in misura praticamente illimitata; pulizia, poiché l’impiego del vento per fini energetici non richiede che si dia luogo a processi di combustione di sostanze nocive per l’ambiente; rinnovabilità poiché, com’è chiaro, detta risorsa non è destinata ad esaurirsi nel tempo. Lo sfruttamento dell’energia eolica avviene mediante l’impiego di speciali dispositivi – i generatori eolici o aerogeneratori – capaci di catturare l’energia meccanica del vento e di convertirla in energia elettrica. Ciascun generatore è composto da almeno cinque elementi essenziali:

–          Il rotore, che consiste in un braccio cui sono ancorate le pale. In genere i rotori sono dotati di due o tre pale, sebbene ne esistano anche modelli monopala, caratterizzati dalla estrema velocità di rotazione ma anche da una rilevante rumorosità che ne rende l’impiego poco pratico.

–          Un sistema frenante, per bloccare l’ingranaggio in caso di necessità;

–          Un sistema di controllo, per gestire il generatore durante le diverse fasi di lavoro;

–          Un moltiplicatore di giri, per aumentare la velocità di rotazione meccanicamente;

–          Una torre, alta in genere intorno ai 50 metri, e dotata di fondamenta ben interrate nel suolo, che regge l’intera struttura;

–          Il generatore, infine, la parte che, in concreto, cattura l’energia meccanica e la trasforma in energia elettrica.

In commercio, esistono due principali tipi di aerogeneratore: quelli ad asse verticale, che sfruttano il  vento a prescindere dalla direzione in cui soffia, e quelli ad asse orizzontale, che necessitano, all’opposto, che il rotore venga orientato in parallelo alla direzione del vento.

Eolico domestico

Eolico domesticoGli impianti eolici rappresentano un’importante risorsa di energia economica e non dannosa per l’ambiente che trae fondamento dalla forza motrice del vento. Le proprietà energetiche del vento sono state sfruttate sin dall’antichità nella navigazione  a vela e nell’agricoltura, applicate ai mulini a vento impiegati nel pompaggio delle acque e nella macinazione di cereali. In tempi più recenti, tuttavia, la ricerca di energie alternative ai tradizionali combustibili fossili, sempre più dispendiosi, oltre che inquinanti,  ha portato alla messa a punto di una tecnologia che consente di convertire la forza motrice del vento in energia elettrica direttamente disponibile per qualsiasi tipo di consumo domestico o industriale. Si tratta di grandi impianti – le centrali eoliche – che si presentano alla vista come immense distese di pale bianche del tutto simili, all’apparenza, ad una moderna versione dei vecchi mulini a vento, se non fosse per il generatore interno di cui sono dotate, che consente il passaggio dall’energia eolica a quella energia elettrica, appunto.

A fianco di tali megaimpianti, nel mercato si vanno affermando sempre di più, piccoli impianti per uso domestico, atti, in genere, non già a sostituire, quanto piuttosto ad integrare gli ordinari impianti elettrici dell’edilizia privata. Si tratta del minieolico, che copre potenze nominali tra i 20 ed i 200 Kw ed il minieolico, per potenze al di sotto dei 20 Kw. Gli impianti, in tali casi, presentano dimensioni ben più ridotte, con torri che variano tra i 10 ed i 30 metri d’altezza, installate, in genere, su terreni (sebbene taluni prodotti vantino la possibilità di essere installati anche sulle terrazze) e tenute salde al suolo da tiranti . Per il resto la struttura è del tutto simile ad un ordinario impianto eolico, con un rotante dotato di tre pale ed un generatore collocato proprio cima alla torre. Le turbine, inoltre, sono dotate di banderuole che consentono di orientare il movimento conformemente alla direzione del vento, così da sfruttarne al massimo la potenza e l’intensità.

L’impiego di impianti eolici domestici sta trovando una sempre maggiore diffusione, anche nel nostro paese, complici incentivi statali che consentono l’applicazione anche a favore di questa tecnologia, del meccanismo di scambio sul posto già in uso per gli impianti fotovoltaici (delibera 28/6 dell’autorità per l’energia).

Turbina eolica

Turbina eolicaQuando, nel fondo di una vallata, scorgiamo da lontano un parco eolico, il pensiero, ammettiamolo pure, non può che andare alle disperate e dolcissime lotte di Don Chisciotte contro i giganti delle colline. Le turbine eoliche sono in effetti, a ben vedere, null’altro che la versione moderna degli antichi mulini a vento.

Si tratta di enormi torri bianche su cui insistono sistemi di due o tre pale rotanti che vengono mosse al passaggio del vento. Su ciascuna turbina, poi, è presente un apposito generatore, preposto alla conversione dell’energia prodotta dal vento in energia elettrica, oltre ad un sofisticato meccanismo di controllo della velocità della rotazione. Si suole, in effetti, distinguere le turbine eoliche in due principali specie: quelle ad asse orizzontale il cui rotore viene orientato parallelamente alla direzione del vento; e quelle ad asse verticale – estremamente rare, in ragione del minor potenziale energetico, a fronte delle grande dimensioni della struttura – capaci di sfruttare la direzione del vento, quale che sia,  senza che sia necessario intervenire meccanicamente per orientarne il senso di marcia. Le pale della turbina sono leggermente arcuate sul lato superiore, così da ottimizzare l’effetto dell’attrito del vento ed aumentare la velocità di movimento. Al passaggio del vento, la pala ruota producendo energia che viene incanalata verso uno speciale dispositivo – il generatore – e trasformata in energia elettrica.

Sebbene gli impianti tradizionali siano in genere collocati sulla terra ferma, proficui risultati, ancora in via sperimentale, si stano avendo dall’eolico off-shore, turbine installate ad alcune miglia di distanza dalle coste, nel bel mezzo del mare o di laghi, con l’idea è quella di sfruttare al meglio le forti raffiche di vento presenti in tali aree. Le prossime applicazioni di tali genere d’impianti pare si avranno in Spagna, Norvegia, dove sorgerà il più grande impianto di eolico off-shore al mondo, e nel Regno Unito, dove, in esecuzione del programma Clipper’s Britannia Project, entro il 2020 pare verrà costruito un impianto capace di soddisfare l’intero fabbisogno energetico relativo alle utenze domestiche del paese.