Le Pale Eoliche

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Spesso citate insieme ai pannelli solari, le pale eoliche sono tra i metodi per produrre energie rinnovabili più famosi, anche se, a differenza del solare, incontra più resistenze tra le persone.

Come è fatta una pala eolica?

L’idea di sfruttare il vento per fare del lavoro per l’uomo è abbastanza antica, basti pensare ai mulini a vento. Avevano funzioni diverse, come il macinare il grano o pompare l’acqua, ma il principio era di far fare al vento il grosso del lavoro. La produzione energetica è solo l’ultima e più recente applicazione che si è studiata per l’energia eolica.

La pala eolica può sembrare semplice, ma ingegneristicamente parlando è più complicata di quanto si creda.

Sono di altezze variabili, dai 90 ai 12 metri, a seconda della tipologia. La torre centrale ha la “semplice” funzione di sorreggere tutta la struttura. C’è poi la navicella che è il corpo vero e proprio della pala, che contiene al suo interno tutte le componenti dedite alla conversione e trasformazione dell’energia. Ed infine, attaccata alla navicella, c’è la pala vera e propria, cioè la parte mossa dal vento. Le pale solitamente hanno anche dei sistemi di imbardata che hanno la funzione di modificarne l’orientamento a seconda della direzione del vento e aumentarne così l’efficienza.

Le pale eoliche generalmente si dividono in 3 categorie in base alle loro dimensioni:

Taglia piccola che producono dai 10 ai 20 kw. Solitamente composte da 3 pale e un diametro massimo di 20 m, generalmente vengono installate in campagna.

Taglia media che arrivano fino ai 1000 kw e 50 m di diametro delle pale.

Taglia grande capaci di arrivare a 8 mw di potenza un diametro superiore ai 50 m. Di questa categoria fa parte la più grande al mondo, la Vestas in grado di produrre da sola 8 mw di potenza, le pale lunghe circa 80 m e dal peso di 33 t l’una. Da sola è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico di ben 7500 abitazioni.

Le pale solitamente sono fatte in acciaio zincato, fibra di vetro o comunque materiali compositi. Questo per raggiungere il migliore compromesso tra prestazioni e costi

Le turbine eoliche normalmente vengono installate dove ci sono determinate condizioni di vento. Colline, dorsali montuose e spesso in mare aperto, in questo caso prendono il nome di impianti offshore. Solitamente non si tratta mai di singole pale, ma di gruppi detti parchi eolici, i quali costituiscono un polo di generazione che poi verrà allacciato alla rete nazionale.

Come funziona una pala eolica?

Il processo di funzionamento si basa sul rotore che trasmette il movimento della pala alla navicella e permette di generare energia elettrica. Solitamente, il rotore entra in funzione quando il vento supera i 10 km/h di velocità, viceversa si disattiva se supera circa i 90 km/h.

La velocità del vento minima che serve solitamente per far funzionare la pala eolica è detta cut-in, mentre quella troppo elevata è detta cut-out. Oltre questa velocità, i sistemi di sicurezza entrano in funzione bloccando il rotore e il movimento delle pale. Se esposte ad un vento troppo forte, la maggior parte delle componenti si logorerebbe troppo velocemente, fino ad arrivare a distruggere la pala stessa.

In condizioni ottimali però, all’aumentare del vento, aumenta anche la potenza nominale della pala eolica, fino a raggiungere la velocità nominale, detta Rated-Wind-Speed.

Le pale eoliche si muovono a velocità tutto sommato lente, questo grazie al moltiplicatore di giri. Questo componente trasforma la rotazione lenta della pale, circa 18 giri al minuto, in un numero maggiore in grado di produrre energia, anche 1800 giri al minuto.

Il cuore della produzione energetica delle pale eoliche è il generatore situato nella navicella.

Si tratta di un dispositivo in grado di trasformare l’energia meccanica della rotazione in energia elettrica. Semplificando: una spira viene immersa in un campo magnetico generato da dei magneti opportunamente posizionati. La spira è mobile, così da poter venire fatta ruotare dal movimento dell’albero su cui è montata, mentre i magneti saranno fissi e la parte su cui sono montati infatti ha il nome di statore.

Secondo la legge di Faraday dell’induzione, un conduttore che si muove all’interno di un campo magnetico non parallelo genera una forza elettromotrice.

L’energia elettrica generata però è una corrente continua, servirà quindi anche qui, come per i pannelli fotovoltaici, un inverter che trasformi la corrente da continua ad alternata.

Oltre a queste componenti vi sono anche una serie di sistemi di controllo che monitorano tutto ciò che avviene nella navicella: evitano il surriscaldamento, controllano energia in uscita e velocità di rotazione della pala.

Quanto è efficiente  una pala eolica?

Le pale eoliche producono indubbiamente energia pulita, in quanto al netto delle risorse utilizzate per la loro realizzazione, l’energia prodotta è effettivamente “green”.

Di contro c’è il problema che la fornitura, esattamente come per il fotovoltaico, non è costante. Dipende completamente dalle condizioni metereologiche e quando c’è poco vento la produzione energetica è ridotta, quindi insufficiente a soddisfare la domanda dell’area circostante. L’energia eolica è sempre affiancata ad altri metodi di produzione in grado di compensare le sue carenze, questo avviene in tutti i paesi in cui è implementata.

Un altro svantaggio è legato alla tecnologia utilizzata nella loro costruzione, o meglio nel loro smantellamento. I materiali compositi di cui sono fatte le pale non possono essere riciclati completamente dato che si tratta di materiali inglobati l’uno con l’altro. Riciclare questi materiali è estremamente dispendioso sia dal punto di vista economico, sia dal punto di vista energetico. Di conseguenza le pale in disuso perché ormai logore finiscono per essere stoccate in immensi cimiteri tecnologici. Di certo meno inquinanti di altri materiali che finiscono seppelliti, ma si tratta comunque di un grande spreco di risorse e materiali.

Le pale eoliche rappresentano la soluzione ecologica al fabbisogno energetico?

NO.

Come per il solare, l’eolico ha grosse limitazioni dovute alla sua discontinuità di produzione. Anche le pale eoliche vanno affiancate a metodi di produzione energetica in grado di soddisfare le necessità energetiche con regolarità. L’eolico ha inoltre molti più limiti geografici rispetto al solare. Non è infatti possibile, o quantomeno sensato, realizzare dei parchi eolici dove non c’è un flusso annuale costante di vento. Se non c’è abbastanza corrente o è troppo irregolare, le pale non produrranno abbastanza energia, se invece il vento è troppo forte, le pale non potranno funzionare perché sarebbe troppo pericoloso farlo. Non si può poi negare che in molte zone ottimali per la costruzione di un parco eolico, vi sono vincoli di natura paesaggistica che ne impediscono la realizzazione.

Molto più del solare, le pale eoliche incontrano una spiccata resistenza da parte delle popolazioni locali.

In definitiva, la produzione di energia elettrica utilizzando il vento è una buona tecnologia che produce ottimi risultati. Resta però poco affidabile per la sua natura molto variabile e condizionata da una pessima ricezione da chi si trova a doverci convivere. Per questo, i grandi parchi eolici sono spesso realizzati in luoghi deserti o al largo delle coste per poi trasportare l’energia prodotta dove ce ne bisogno. Al netto dei difetti però resta una buona fonte energetica ed è sensato utilizzarla a supporto di altre fonti energetiche. Bisogna però trovare ancora un modo efficiente ed ecologico di smaltire le pale ormai in disuso.

Voi cosa ne pensate? Vi siete mai trovati vicino a delle grandi pale eoliche o ci avete avuto a che fare in qualche modo? Fatecelo sapere nei commenti.