eolico

eolico

eòlico s. m. – Comparto industriale per la coltivazione e lo sviluppo della fonte rinnovabile costituita dall'energia del vento. Il flusso energetico ϕ estraibile da una corrente eolica dipende dal cubo della velocità del vento u, attraverso la relazione ϕ=η_tot0,5ρu³, dove ρ e η_tot indicano, rispettivamente, la massa volumica dell’aria e il rendimento del mulino nella conversione dell’energia cinetica del vento in energia elettrica. Quindi, supponendo un rendimento unitario, da un vento che spiri a una velocità di 10 m/s è possibile ricavare un flusso energetico di 610 W/m². Tutta questa potenza specifica però potrebbe essere estratta soltanto se il vento e di conseguenza il mulino stesso venissero completamente fermati. Il massimo teorico prevede una riduzione della velocità del vento del 36%, corrispondente a un rendimento massimo del 59%. Nella pratica operativa i mulini a vento moderni sono in grado di funzionare tra il 50% e il 70% di questo valore. Quindi, in definitiva, il rendimento meccanico di un mulino si aggira sul 30÷40%. Per una valutazione complessiva si deve aggiungere il rendimento delle macchine elettriche per convertire l’energia meccanica in energia elettrica, che ammonta a circa il 90%. Si arriva quindi a un rendimento globale η_tot compreso tra il 27% e il 37%. Per calcolare le potenzialità di un sistema di produzione eolico, è necessario, infine, considerare che mediamente i rotori hanno un diametro di 50 m. Pertanto, se assoggettato a un vento di 10 m/s, un mulino è in grado di erogare in un anno, a seconda del suo rendimento complessivo, energia elettrica per 2968÷4156 MWh. In termini specifici, ciò corrisponde a un flusso energetico pari a circa 0,2 kW/m² di superficie di rotore. Si tratta di un valore di tutto rispetto nell’ambito delle energie rinnovabili; tuttavia ridotto dal fattore di conversione tra l’area delle pale e quella del territorio (circa l’1,6%), poiché, per evitare mutue interferenze tra i mulini, essi debbono essere localizzati ad almeno 10 diametri di distanza nella direzione del vento e di almeno 5 diametri nella direzione trasversale. Quindi, con riferimento alla superficie terrestre e a venti dell’ordine di 10 m/s, il flusso energetico realmente disponibile si aggira tra 2,7 e 3,8 W/m² di territorio. Questi dati mostrano che la potenza ricavabile da un singolo mulino varia con il quadrato del suo diametro, ma quella che è possibile ricavare da un campo eolico risulta, in prima approssimazione, indipendente da tale valore. Installare mulini di diametro più ampio, all’atto pratico, implica distanziarli maggiormente l’uno dall’altro, poiché, per lavorare in modo efficiente, essi debbono operare in un fluido sostanzialmente imperturbato. Ciò non determina un cambiamento sostanziale del costo finale del MWh prodotto, considerato che il costo di un mulino varia con un esponente intorno a 0,8÷0,9 rispetto all’area del rotore. Tuttavia, un aumento delle dimensioni del rotore implica il raggiungimento di quote più elevate caratterizzate da venti di maggiore intensità. In questa prospettiva si inquadrano sia la tendenza a installare mulini di diametro maggiore di 100 m, sia l’importanza degli studi sul corretto posizionamento dei mulini in funzione dell’orografia del territorio.

Potenziale e prospettive. – Il potenziale mondiale delle installazioni eoliche è stato stimato in 2÷4 TW per le installazioni terrestri e in un’analoga quantità per quelle off-shore. Queste ultime presentano, tuttavia, il problema del trasporto sulla terraferma di ingenti quantità di energia, per cui sono attualmente limitate a localizzazioni relativamente vicine alle coste. Dall’esame del potenziale eolico europeo, si rileva che i venti d’intensità maggiore sono localizzati sulle coste del Mare del Nord, con valori medi pari a 10 m/s. Per quanto riguarda l’Italia, i venti medi a 50 m dal suolo sono sostanzialmente inferiori, con punte di 5 m/s sulle coste delle isole maggiori e sulla dorsale adriatica. Questi dati indicano che tali installazioni sono redditizie in zone caratterizzate da un’adeguata ventosità, fermo restando la caratteristica dell’intermittenza della fornitura elettrica dovuta ai salti di vento. Per contro, il sistema da installare è relativamente semplice, e quindi i costi unitari dell’energia prodotta sono solitamente competitivi con quelli dell’energia ottenuta dalle fonti fossili, non allontanandosi molto dai 50 euro/MWh (circa 120 in Italia). Tipicamente i grandi impianti eolici sono configurati come parchi eolici (wind farm), nei quali i singoli aerogeneratori, in genere della capacità dell'ordine del MW, sono interconnessi in una rete a medio voltaggio che conferisce l'energia prodotta a una stazione di raccolta per la trasformazione in corrente ad alta tensione e succesiva immissione in rete di tramissione. Considerando che i più potenti parchi eolici possono essere costituiti di centinaia di turbine e occupare decine di km², va segnalato che nelle centrali su terraferma (onshore) la superficie di rispetto tra i mulini può essere impiegata per usi complementari (per es. agricoltura e allevamento). I maggiori impianti onshore si trovano negli Stati Uniti e in Cina, mentre le più importanti centrali in mare (offshore) sono state realizzate in Danimarca e Gran Bretagna. Dal 2001 al 2011 l'e. ha vissuto una crescita vigorosa, essendo aumentata la potenza installata mondiale caratteristica di circa 10 volte, da 24,3 GW a 240 GW. In termini di nuova capacità (nei primi sei mesi del 2011) e di potenza complessiva il maggiore mercato è quello cinese (8 GW e 52,8 GW), seguito da quelli statunitense (2,3 GW e 42,4 GW) e tedesco (0,76 GW e 27,9 GW). In forte espansione anche il mercato indiano con un incremento semestrale nel 2011 di 1,5 GW per una capacità complessiva di 13 GW. Nella classifica mondiale dei paesi per potenza installata pro capite, la Danimarca precede Spagna, Portogallo e Germania (rispettivamente 0,67, 0,44, 0,34 e 0,33 kW/abitante). Anche in Italia l'e. rappresenta una realtà importante, vantando il Paese in assoluto il sesto mercato con 6,5 GW di capacità complessiva, di cui 0,7 GW realizzati nel 2011, frutto di impianti principalmente localizzati nella dorsale appenninica centromeridionale e nelle isole maggiori che hanno peraltro prodotto 9,6 TWh di energia elettrica (2,9% del fabbisogno nazionale). Le prospettive dell'energia eolica sono considerate ulteriormente favorevoli negli scenari energetici dell'IEA (International energy agency), che prefigura una produzione incrementale di oltre 2000 TWh nel 2035 rispetto al 2009 (circa il 16% della crescita complessiva mondiale nella generazione di energia elettrica), con grande aumento di quella offshore (670 TWh contro 1). Infine, pur non essendo confrontabili con i numeri delle grandi centrali, sono interessanti anche gli sviluppi del minieolico (v.), impianti con potenza non superiore a 300 kW, che con il supporto delle tecnologie smart grid (v.) tendono a diffondersi non più soltanto per le utenze isolate.