5. energia eolica – arriviamo ora ad una delle fonti energetiche rinnovabili più controverse, l’energia eolica…è dato comune che l’energia prodotta dai generatori eolici sia poco costosa (forse meno di ogni altra forma di energia), ma a causa di una normativa quadro poco chiara, se non addirittura assente, in questi anni abbiamo assisitito al proliferare di grandi impianti, assai invasivi dal punto di vista paesaggistico, che hanno scatenato molte polemiche nelle comunità…normalmente l’energia eolica dovrebbe essere pensata in forma di piccoli impianti installati per soddisfare le esigenze energetiche di singole comunità, quindi con un numero di pale o generatori strettamente tarato sulle esigenze energetiche delle stesse comunità…di fatto osserviamo spesso l’installazione di grandi impianti in luoghi alti e ventilati, spesso senza alcuna verifica delle loro capacità impattanti…ma andiamo con ordine, partendo da un dato storico che vede nell’energia eolica una delle prime forme di energia sfruttata dall’uomo per la sua grande potenzialità meccanica…la capacità di opporre all’energia di spinta del vento un ostacolo fisso generante trazione diretta (la vela delle navi) o mobile grazie a meccanismi di trasferimento del moto (mulini a vento) è stata per secoli l’unica fonte di energia, eccetto quella animale, in grado di offrire un supporto energetico alle attività umane…con il diffondersi delle macchine a vapore, in grado di ofrrire rendimenti costanti l’energia eolica è praticamente sparita come fonte energetica, ritornando in auge solo negli anni settanta del secolo scorso come possibile alternativa energetica all’aumento del costo del petrolio.
prima di entrare nei dettagli, ricordiamo però il carattere di imprevedibilità del vento…per quanto esistano zone esposte a venti più o meno costanti, la quantità di energia prodotta dipenderà sempre dall’intensità degli stessi venti…la trasformazione del vento in energia elettrica avviene attraverso due gruppi distinti di macchine eoliche in funzione del modulo base adoperato e definito generatore eolico:
- generatori eolici ad asse verticale
- generatori eolici ad asse orizzontale
generatori eolici ad asse verticale (vawt – vertical axis wind turbines): è una macchina eolica la cui struttura è caratterizzata da una bassa quantità di parti mobili, cosa che le conferisce alta resistenza alla forza del vento e soprattutto la possibilità di sfruttare la direzione di questo senza ri-orientarsi di continuo…si tratta di macchine molto versatili, ma il cui impiego è minimo data la bassa efficienza di conversione energetica (meno del 30%)…l’unica installazione industriale di generatori eolici ad asse verticale era situata in california ad altamont pass, ma risulta attualmente smantellata…la bassa resa di questi generatori ne hanno nei fatti confinato l’uso alla sola ricerca…da più parti si asserisce comunque che le ore di utilizzo totali di questi generatori sarebbero maggiori di altre tipologie di macchine eoliche, rendendoli di fatto più competitivi…in italia è stato sviluppato un nuovo progetto di generatore ad asse orizzontale denominato kitegen (kite wind generator)…si tratta di un progetto che eliminerebbe molti dei problemi legati alla statica dei generatori, che per aumentare le rese devono di fatto aumentare le dimensioni totali dell’impianto…grazie a profili alari di potenza (power kites) solidali al perimetro della turbina, profili che di fatto ne divenengono le pale, si permette alla turbina di ruotare intorno ad una asse verticale, risolvendo molti dei problemi legati alla statica complessiva degli impianti…problemi essenzialmente dovuti alle enormi fondazioni che ogni macchina eolica sufficientemente potente come capacità generante impone perchè l’intera struttura possa resistere alla forza di spinta del vento…ricordiamo infatti che è solo in rapporto alla quantità di energia da produrre che dipende la quantità di spinta del vento da catturare e quindi sia la superficie mobile esposta a questo, sia la superficie totale dell’impianto, cioè l’altezza ed il diametro delle torri di sostegno.
generatori eolici ad asse orizzontale (hawt – horizontal axis wind turbines) – gli aereogeneratori attualmente in uso, quelli che normalmente osserviamo sulle creste delle montagne e dalla caratteristica forma di mulino a vento (che di fatto è una macchina eolica ad asse orizzontale) hanno l’asse di rotazione orizzontale e sono formati essenzialmente da una torre di sostegno in acciaio con altezze solitamente variabili dai 40 ai 100 metri, da un involucro cavo (gondola) al cui interno è alloggiata la turbina (generatore elettrico), azionata da un rotore costituito da pale, solitamente tre, della lunghezza di 20 o più metri ciascuna…una singola macchina simile, a seconda ovviamente delle sue stesse dimensioni e della presenza e quantità di vento totale, è in grado di generare elettricità da 600 kw a 3-4 mw…la velocità minima del vento che consente il funzionamento della macchina e la conseguente produzione di energia è di circa 3-5 m/sec, raggiungendo la potenza di esercizio dichiarata alla velocità di 12-14 m/sec…a velocità del vento superiori ai 20-25 m/sec la macchina viene bloccata da un sistema frenante che o blocca o inertizza il movimento delle pale per motivi di sicurezza…a simili o superiori velocità del vento infatti, le sollecitazioni statiche sulla struttura derivanti sia dalla forza totale della spinta del vento, sia quelle derivanti da un moto di rotazione esasperato delle pale che oltre a scaricarsi sulla struttura stessa, coinvolgerebbero le giunzioni tra gondola e pale con pericoli di distacco, sarebbero troppo forti per la tenuta dell’intero impianto…è utile a questo punto ricordare come, pur essendo relativamente facile e veloce il posizionamento di una macchina eolica, le fondazioni di sostegno per la torre e per gli ancoraggi di questa sono direttamente proporzionali ad una serie di parametri statici e dinamici quali l’altezza della torre e la spinta massima a cui questa potrebbe essere soggetta, parametri che sconsigliano le installazioni di torri eoliche di dimensioni maggiori delle attuali (ricordiamo che le più grandi installate on-shore, cioè in terra, hanno diametri di rotore di 70 metri, altezza delle torri di 130 metri, con un raggio della base di 20 metri, mentre per le installazioni off-shore, cioè in mare aperto, tali limiti strutturali non consentono dimensioni superiori ai 100 metri di diametro-rotore, 180-200 metri di altezza della torre, più ovviamente la parte sottomarina e le fondazioni, ma dell’oeolico off-shore parleremo tra breve più diffusamente)
le ragioni della spinta verso l’alto delle torri eoliche risiedono principalmente nella progressiva maggiore velocità e costanza del vento all’allontanarsi dal suolo e nella possibilità di predisporre con altezze maggiori delle torri rotori di maggiori dimensioni e quindi poter generare maggiori quantità di energia elettrica…è da notare comunque come nel nostro paese manchi una legge quadro o un testo unico che regoli le energie eoliche, tanto che alla borsa elettrica l’energia derivante da eolico, benchè meno costosa, quindi più conveniente, sia tuttora relativamente poco richiesta
in paesi come la danimarca la percentuale di energia elettrica prodotta con l’olico ha raggiunto il 23% del fabbisogno nazionale, mentre si attesta al 9% in spagna ed al 7% in germania…l’italia si situa al settimo posto tra le nazioni con le maggiori capacità installate
l’eolico off-shore merita di essere trattato separatamente…con il termine eolico off-shore si intendono impianti installati in mare aperto, in situazioni meteo-logistiche maggiormente influenzate dalle circolazioni dei venti, dipendenti per buona parte proprio dai gradienti di accumulazione termica delle acque profonde…la spagna ha avviato un accurato monitoraggio sull’intero territorio nazionale per stabilire quali fossero le aree maggiormente ventilate e con maggiore continuità della stessa allo scopo di individuare i siti maggiormente idonei all’installazione di centrali medio-grandi, estendendo tali monitoraggi mediante centraline fisse e mobili lungo le coste ed in mare aperto, scegliendo alla fine di individuare nell’off-shore la possibilità di impiantare centrali eoliche di potenza prossima o superiore al gw, ma solo dopo aver provveduto ad un decentramento energetico ed alla diffusione di microimpianti in singole abitazioni, condomini e piccole comunità…in norvegia invece sorgerà il più grande impianto eolico del mondo della potenza di 1,5 gw installato off-shore a havsui, mentre il governo del regno unito a deciso di impiantare off-shore 20 gw eolici, che aggiungendosi agli 8 gw già programmati, soddisferebbero l’intero fabbisogno nazionale delle utenze domestiche del paese
esattamente come per l’off-shore, trattiamo a parte il micro o mini eolico, cioè la metodologia che prevede piccoli impianti da installarsi presso utenze delocalizzate e volte al soddisfacimento di bisogni off-grid, cioè fuori rete…in una ipotesi di una rete di auto-sufficienza energetica di piccole comunità, la possibilità di utilizzo del microeolico in simbiosi ad altri impianti di generazione energetica da fonti rinnovabili diviene strategica, ravvisandosi facilmente il basso impatto ambientale e paesaggistico che deriverebbe dall’installazione di torri eoliche dalle altezze estremamanete contenute
altro argomento estremamente importante quando si tratta di tipologia di energie rinnovabili è la loro efficienza energetica…per ciò che attiene all’eolico, si può dire che l’efficienza massima di un impianto eolico si calcola con la legge di betz, la quale dimostra che l’energia massima di un generatore sia il 59% di quella cinetica posseduta dal vento che gli passa attraverso…occorre dire comunque che tale percentuale è difficile da raggiungere e rappresenta un picco potenziale, mentre efficienze energetiche tra il 40 ed il 50% sono considerate ottimali
gli impianti eolici consentono ovviamente, come altre impiantistiche, notevoli economie di scala che abbattono i costi per kw prodotto, ma l’aumento della lunghezze delle pale, quindi il diametro del rotore, e conseguentemente l’altezza delle torri pone oggettivi problemi costruttivi, come già accennato e problematiche di impatto ambientale che andrebbero meglio considerate…erroneamente infatti si tende a credere che l’impatto di un impianto eolico riguardi solo il paesaggio, ma non si tende quasi mai a sottolineare l’impatto ambientale sia della costruzione in senso stretto, costruzione che prima dell’innalzamento della torre necessità di profonde fondazioni sia per questa che per i suoi ancoraggi al suolo, sia dell’infrastrutturazione stradale che il trasporto di parti meccaniche di grandi dimensioni comporta (si tratta di trasporti eccezionali e solo raramente assemblabili in loco), oltre alle reti di elettrodotti che impianti di generazione elettrica comportano per loro intrinseca natura…tutto questo ovviamente in ambienti montani dagli equilibri idro-morfo-geologici e zoo-biologici quasi sempre molto precari…si sono spesso notate modificazioni del comportamento animale nelle zone interessate, sia a causa del magnetismo legato alla produzione di energia, sia alla quantità di rumore prodotta dal movimento delle pale, così come una naturale tendenza dell’avifauna selvatica e delle mandrie bovine ed ovi-caprine a tenersi lontane dai campi eolici
più in generale osserviamo che la mancanza di leggi di regolamentazione riunite in un testo unico favoriscono il sistema della contrattazione parcellizzata, cioè di una forma di trattativa diretta tra aziende energetiche e comuni (quasi sempre piccoli comuni di montagna in via di spopolamento e di invecchiamento demografico) sui quali la rilevanza economica che le royalties generate dalle concessioni eoliche avrebbero sui rispettivi bilanci e sistemi economici pesa troppo spesso in favore di generali, frettolose ed incondizionate approvazioni di concessioni, concessioni che al contrario dovrebbero trovare in una sede di programmazione territoriale più ampia e partecipata dalle stesse popolazioni una naturale regolamentazione valida per tutto il territorio.
miko somma (continua)