Fonti energetiche rinnovabili: l’eolica

Il Vento è un fenomeno naturale, che consiste nel movimento di  grandi masse d’aria. L’energia del vento può essere sfruttata mediante AEROGENERATORI (PALE EOLICHE), una versione moderna degli ANTICHI MULINI A VENTO.

Le pale eoliche consentono di  trasformare l’energia del vento in  energia elettrica. Le pale eoliche girando attivano un generatore che trasforma l’energia di rotazione in energia elettrica.

VEDIAMO INSIEME COME FUNZIONA

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  • La misura del vento: Per installare un nuovo generatore eolico, è opportuno avviare una campagna di misurazione di almeno un anno per determinare i venti prevalenti, le intensità e le direzioni. I dispositivi di misura comprendono, una banderuola per la direzione del vento e un anemometro per determinare la sua velocità. La velocità media del vento, dipende strettamente dalla quota (altezza) e dal tipo di suolo presente nel sito.

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  • Esistono diversi tipi di generatori: MACROEOLICO, MINIEOLICO, MICROEOLICO, OFF-SHORE

MACROEOLICO (> 200 kW)

è situato in zone necessariamente molto ventoso con venti costanti, ma non vicino a centri abitati perché possono causare molto inquinamento acustico. Non sono mai soli, ma in “gruppi”. Il rotore può essere tripala, bipala o monopala, ma quello che rende di più è il tripala, infatti è anche il più usato. Ogni pala può essere lunga da 20 a 80 metri e la torre fino a 130 metri. I materiali utilizzati sono per le pale acciaio e fibra di vetro mentre per la torre alluminio, cemento armato e acciaio. In totale pesano oltre 200 tonnellte

MINIEOLICHE (20-200 kW)

Il funzionamento è il medesimo delle macroeoliche, la differenza sta nell’altezza della torre e la grandezza delle eliche. In totale posso arrivare ad un’altezza di 20 metri. Posso trovarsi anche in centrali “familiari”.

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MICROEOLICHE (< 20kW)

Queste pale eoliche si dividono in:

  • Verticali ossia perpendicolari alla direzione del vento
  • Orizzontali ossia parallele alla direzione del vento

Sono di dimensioni molto ridotte e sono situate principalmente sui tetti di palazzi.

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OFF-SHORE

sono impianti eolici installati ad alcuni chilometri dalla costa di mari oppure nei laghi, per meglio utilizzare la forte esposizione al vento di queste zone.  Attualmente solo il Giappone dispone di apparati funzionanti di centrali eoliche off-shore, gli altri paesi sono in fase sperimentale.

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FUNZIONAMENTO

Le pale iniziano a muoversi quando il vento raggiunge la velocità minima di avvio. Le soglie di cut-in sono variabili in funzione della taglia del generatore: di solito per l’avvio di aerogeneratori di piccolissima taglia sono sufficienti velocità del vento molto basse, anche soltanto di 2-3 metri al secondo.

Il rotore è collegato ad un albero di trasmissione, che ruota all’interno della navicella. Grazie a un generatore elettrico l’energia rotazionale, cioè meccanica, dell’albero di trasmissione si trasforma in energia elettrica. L’elettricità prodotta viene convogliata nei cavi che corrono all’interno della torre e che provvedono a distribuirla all’utenza o alla rete elettrica.

Rotore e generatore elettrico possono essere direttamente collegati oppure associati ad un moltiplicatore di giri. Indispensabile nei grandi aerogeneratori, il moltiplicatore di giri fa sì che la lenta rotazione delle pale permetta comunque una corretta alimentazione del generatore elettrico. Le macchine eoliche più piccole, caratterizzate da alte velocità di rotazione delle pale, possono anche fare a meno del moltiplicatore di giri.

La maggior parte degli impianti eolici, sia isolati che connessi alla rete, sono dotati di un inverter. L’inverter trasforma la corrente continua (CC) in corrente alternata (CA) a 220 Volt, rendendola adatta per l’immissione in rete o per l’autoconsumo. Soltanto nel caso di piccole utenze isolate e alimentate direttamente in CC, è possibile fare a meno dell’inverter.

All’aumentare della velocità del vento corrisponde un progressivo aumento della potenza istantanea erogata dalla macchina, fino al raggiungimento della velocità nominale, cioè della velocità del vento nella quale il generatore raggiunge la potenza di targa.

Il picco di potenza erogata rimane costante fino alla soglia massima di velocità del vento tollerata dalla macchina. Oltre questa soglia, il generatore smette di produrre energia e si mette in sicurezza, ricorrendo a sistemi attivi o passivi di protezione, al fine di evitare danni alle componenti meccaniche.

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