Le wind farm: generare energia pulita dal vento

27 novembre 2007
Le wind farm: generare energia pulita dal vento


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Più aerogeneratori collegati insieme formano le wind-farm, “fattorie del vento”, che sono delle vere e proprie centrali elettriche. Nelle wind-farm la distanza tra gli aerogeneratori non è casuale, ma viene calcolata per evitare interferenze reciproche che potrebbero causare cadute di produzione.

Di regola gli aerogeneratori vengono situati ad una distanza di almeno cinque-dieci volte il diametro delle pale. Nel caso di un aerogeneratore medio, con pale lunghe circa 20 metri, questo significa istallarne uno ogni 200 metri circa.

Qualche dato in più

Una fattoria del vento, ad esempio, costituita da 30 aerogeneratori da 300 kW l’uno in una zona con venti dalla velocità media di 25 chilometri orari, può produrre 20 milioni di kWh all’anno. Vale a dire quanto basterebbe a soddisfare le esigenze di circa 7.000 famiglie.

Per raggiungere lo stesso risultato con una centrale a carbone si libererebbero nell’aria ben 22 mila tonnellate di anidride carbonica, 125 tonnellate di anidride solforosa e 43 tonnellate di ossido di azoto.

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.

La tecnologia degli aerogeneratori da utilizzare in siti offshore è in pieno sviluppo: a livello commerciale esistono macchine da 1 MW ed esistono prototipi da circa 3 MW.  Secondo alcune stime, gli impianti eolici nei mari europei protrebbero fornire oltre il 20% del fabbisogno elettrico dei paesi costieri.

Attualmente in Europa sono operative 5 centrali costruite in Olanda, Svezia e Danimarca con una potenza totale di 30 MW. In Italia non esiste ancora alcun impianto offshore, ma è stato calcolato un potenziale sfruttabile di 3.000 MW, pari a quello sulla terraferma, in grado di soddisfare il 4% degli attuali consumi di elettricità.

DOVE INSTALLARE UN IMPIANTO EOLICO

Per produrre energia elettrica in quantità sufficiente è necessario che il luogo dove si installa l’aerogeneratore sia molto ventoso. Per determinare l’energia eolica potenzialmente sfruttabile in una data zona bisogna conoscere la conformazione del terreno e l’andamento nel tempo della direzione e della velocità del vento.

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.

Quando diverse masse d’aria vengono a contatto, la zona dove la pressione è maggiore tende a trasferire aria dove la pressione è minore. Succede la stessa cosa quando lasciamo sgonfiare un palloncino. L’alta pressione all’interno del palloncino tende a trasferire l’aria verso l’esterno, dove la pressione è più bassa, dando luogo a un piccolo flusso.

Il vento è dunque lo spostamento d’aria, più o meno veloce, tra zone di diversa pressione. E tanto più alta è la differenza di pressione, tanto più veloce sarà lo spostamento d’aria, tanto più forte sarà il vento.

LA CONFORMAZIONE DEL TERRENO

La conformazione di un terreno influenza la velocità del vento. Infatti, il suo valore dipende, oltre che dai parametri atmosferici, anche dalla conformazione del terreno. Più un terreno è rugoso, cioè presenta variazioni brusche di pendenza, boschi, edifici e montagne, più il vento incontrerà ostacoli che ridurranno la sua velocità.

Le classi di rugosità

Per definire la conformazione di un terreno sono state individuate quattro classi di rugosità:

Classe di rugosità 0: suolo piatto come il mare, la spiaggia e le distese nevose.
Classe di rugosità 1: suolo aperto come terreni non coltivati con vegetazione bassa e aeroporti.
Classe di rugosità 2: aree agricole con rari edifici e pochi alberi.
Classe di rugosità 3: suolo rugoso in cui vi sono molte variazioni di pendenza del terreno, boschi e paesi.

In generale la posizione ideale di un aerogeneratore è in un terreno appartenente ad una bassa classe di rugosità e che presenta una pendenza compresa tra i 6 e i 16 gradi. Il vento deve superare la velocità di almeno 5,5 metri al secondo e deve soffiare in modo costante per gran parte dell’anno. Mentre i migliori siti eolici offshore sono quelli con venti che superano la velocità di 7-8 metri al secondo, che hanno bassi fondali (da 5 a 40 metri) e che sono situati ad oltre 3 chilometri dalla costa.

COME SI MISURA IL VENTO

Tutti abbiamo potuto sperimentare che il vento non è costante, cambia di forza e di direzione. Per classificare il vento in base alla sua direzione si usa definirlo col luogo da cui proviene. A volte si prende spunto dalla provenienza geografica - Greco, Libeccio se viene dalla Libia, Scirocco se viene dalla Siria -, altre, come nella “Rosa dei venti”, viene indicato con i punti cardinali - vento di Nord-Est, vento di Sud-Ovest -.

La forza del vento può essere indicata o con la misura della sua velocità, e cioè in nodi, che corrispondono alle miglia orarie (1 nodo = 1 miglio orario = 1,85 chilometri orari), o attraverso la scala proposta da Francis Beaufort.

La scala “Beaufort”

Francis Beaufort fu un ammiraglio inglese vissuto nei primi anni dell’ottocento. Egli per classificare la forza del vento ideò una scala da zero a dodici, crescente a seconda della velocità del vento, dell’altezza delle onde marine e degli effetti prodotti. Un vento di forza zero, viene definito da Beaufort “Calma”, e corrisponde alla descrizione di questi effetti: “il vento non sposta il fumo che esce dai camini; mare calmo”.

Il vento di forza dodici, il massimo grado della scala, è invece chiamato “Uragano” e definito così: “Provoca devastazioni gravissime; case seriamente danneggiate o distrutte; onde alte fino a 14 metri”. 
 
Fonte: Enea




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