L'ENERGIA EOLICA

IL VENTO

Il vento è un fenomeno utilizzato dapprima per la navigazione, poi per l'irrigazione e la lavorazione di prodotti agricoli, il suo sfruttamento risale agli albori della civiltà umana ed è ancora oggi utilizzato come fonte d'energia.
 

Come si forma il vento

La terra cede all'atmosfera il calore ricevuto dal sole, ma non lo fa in modo uniforme.

Nelle zone in cui viene ceduto meno calore la pressione dei gas atmosferici aumenta, mentre dove viene ceduto più calore l'aria diventa calda e la pressione dei gas diminuisce.
Si formano così aree di alta pressione e aree di bassa pressione, influenzate anche dalla rotazione della terra.

Il vento è dunque lo spostamento d'aria, più o meno veloce, tra zone di diversa pressione.

Tanto più alta è la differenza di pressione, tanto più veloce sarà lo spostamento d'aria, tanto più forte sarà il vento.

Il vento ad alta quota

La potenza del vento cresce al cubo con l'aumentare della sua velocità e decresce linearmente con il diminuire della densità dell'aria.

Salendo in quota si trova vento mediamente più veloce  ma aria meno densa; ad un'altezza compresa tra gli 800 e i 1.000 metri di altitudine la densità dell'aria è circa il 90% della densità presente al suolo mentre la velocità del vento è mediamente tre volte maggiore (circa 9m/s); la potenza specifica del vento tende quindi sempre a crescere fino a circa 10.000 metri di altitudine.

Il vento presente a 800m d'altezza ha la caratteristica di essere quasi sempre presente (circa 7000-8000 ore annue e potenza specifica di 200W/m2), esso inoltre,soffiando in modo costante, non crea il problema dell'intermittenza che si verifica a bassa quota.

Misurazione del vento

Per misurare la velocità del vento viene utilizzato l'anemometro inventato nel XVII secolo da Robert Hooke , il principio di funzionamento di questo apparecchio consiste nel far ruotare un rotore in miniatura alla velocità del vento, la velocità di rotazione è poi trasformata meccanicamente o elettronicamente in una serie di numeri.

L'ENERGIA EOLICA

L'energia eolica è l'energia posseduta dal vento.

L'uomo ha impiegato la sua forza sin dall'antichità, per navigare e per muovere le pale dei mulini utilizzati per macinare cereali, per spremere olive o per pompare acqua.

Solo da pochi decenni l'energia eolica viene impiegata per produrre elettricità.
I moderni mulini a vento sono chiamati aerogeneratori, il loro principio di funzionamento è lo stesso dei mulini a vento, ma nel caso degli aerogeneratori il movimento di rotazione delle pale viene trasmesso ad un generatore che produce elettricità.
Durante la crisi energetica degli anni '70, in California, si realizzo la prima "wind farm" con oltre 200 aerogeneratori.

In Italia le prime macchine eoliche sono state installate nel 1990, ma solo dal 1996 si

è avuto un significativo numero di impianti collegati alla rete di distribuzione elettrica.

Il primo prototipo di aerogeneratore fu installato nel 1989 ad Alta Nurra in Sardegna;

a distanza di oltre 10 anni esistono delle vere centrali eoliche, alcune delle quali sono costituite da più di 50 aerogeneratori di media taglia (600 kW l'uno).

AEROGENERATORI

L'aerogeneratore è un sistema utilizzato per trasformare l'energia del vento in energia meccanica di rotazione la quale viene ulteriormente trasformata in energia elettrica mediante l'impiego di macchine elettriche. In base alla posizione del rotore vengono classificati in due categorie:

• Macchine ad asse verticale in cui l'asse del rotore è posto perpendicolare alla direzione del vento.
• Macchine ad asse orizzontale in cui l'asse del rotore è posto parallelo alla direzione del vento.

Gli aerogeneratori ad asse verticale hanno il vantaggio di non doversi orientale secondo la direzione del vento, ma sono meno utilizzati anche perché la loro efficienza è fino al 30% inferiore rispetto a quelli ad asse orizzontale

Quelli ad asse orizzontale rappresentano la quasi totalità degli aerogeneratori installati nel mondo e sono composti dai seguenti elementi:

Rotore: il rotore più utilizzato è il tripala; sono utilizzati anche rotori a monopala e bipala i quali permettono di sfruttare venti più veloci, essi sono meno costosi ma vibrano di più; in presenza di venti molto deboli si utilizzano rotori multi pala o circopala.

Sistema frenante: interviene per regolare il numero di giri del mozzo e per arrestare il rotore,

Moltiplicatore di giri: serve per aumentare il numero di giri del rotore.

Generatore: viene utilizzato per trasformare l'energia meccanica in energia elettrica, i tipi di generatore utilizzati sono: la dinamo, il generatore sincrono o asincrono.

Sistema di controllo: è formato da un insieme di sensori che gestisco il funzionamento dell'aerogeneratore interagendo con il sistema frenante in caso di mal funzionamento.

Navicella: contiene i componenti sopra citati ad eccezione del mozzo, essa è posizionata sopra la torre o traliccio; tramite un meccanismo meccanico è possibile farla ruotare permettendo cosi un allineamento il più continuo possibile tra l'asse del rotore e la direzione del vento.

Le wind-farm

Più aerogeneratori collegati insieme formano una wind-farm (fattoria del vento), che è una

vera e propria centrale elettrica.

Nelle wind-farm la distanza tra gli aerogeneratori non è casuale, ma viene calcolata per evitare interferenze reciproche che potrebbero causare cadute di potenza.

Gli impianti offshore

Sono le wind-farm costruite in mare. Rappresentano un'utile soluzione per quei paesi densamente popolati e con forte impegno del territorio che si trovano vicino al mare.