L'energia eolica è l'energia elettrica prodotta dall'energia cinetica dell'aria (vento) tramite opportune macchine (aerogeneratori).
Fin dall'antichità il vento è stato utilizzato, sia per muovere le navi sia dai mulini a vento per macinare il grano. Solo dopo la scoperta dell'energia elettrica si è cominciato ad utilizzarli per generarla.
Il costo per kWh è equivalente a quello del carbone però, senza i problemi d'inquinamento di quest'ultimo.
L'energia eolica è quella ottenuta dal vento ovvero, il prodotto della conversione dell'energia cinetica, ottenuta dalle correnti d'aria, in altre forme di energia; meccanica in passato, elettrica oggi.
I costi dei parchi eolici vanno onshore da 1 a 2 M$ per MW, offshore da 2 a 5 M$ a MW.
Possiamo fare un confronto della superficie richiesta per produrre la stessa quantità di energia di una centrale nucleare EPR da 1600 MW:
Tipo di centrale |
Superficie
impegnata |
Superficie
occupata |
Rapporto sup. occupata |
---|---|---|---|
Centrale nucleare EPR | 0,2 Km2 | 0,2 Km2 | 1 |
Campo eolico | 40,0 Km2 | 4,2 Km2 | 21 |
In genere si considera una potenza di 10 W/m2. Si può vedere che la superficie impegnata è 200 volte maggiore, e quella occupata 21 volte superiore.
Le centrali che producono energia sono i parchi eolici, composti da aerogeneratori che possono essere ad asse:
La potenza massima del singolo aerogeneratore è di 6 MW. In Europa la frequenza della corrente elettrica è di 50 Hz e l'aerogeneratore la deve immettere a tale frequenza in rete, indipendentemente dalla velocità delle pale. In genere il vento è più veloce in alta quota, per questo si tende a realizzare piloni il più alti possibili (120 m di altezza sulla terra ferma e 180 m in mare).
In base al tipo di aerogeneratore abbiamo:
Si compone dei seguenti passi:
I grandi parchi eolici sono connessi alle reti elettriche, mentre le installazioni più piccole sono utilizzate per fornire elettricità a luoghi isolati. Si possono avere i seguenti tipi d'installazione:
In genere si considera una potenza di 10 W/m2 di terreno occupato. Il limite teorico, di energia estraibile dall'energia cinetica del vento, è di circa il 60%.
Il vento è abbondante, rinnovabile, ampiamente distribuito, pulito e non produce inquinanti. La produzione è in continua crescita e nel 2015 è stata di 841 TWh sui 24 000 TWh totali di energia elettrica consumata nel mondo. Il primo produttore al mondo la Cina.
Dobbiamo però cercare di evitare di farci illudere con calcoli mirabolanti, qui facciamo un esempio:
La totalità dei gas nell'atmosfera è di 5 Milioni di Miliardi di tonnellate (5 M Gt = 5 *1018 kg); se si muovesse uniformemente a una velocità di 3 m/s, la sua Energia cinetica (Ec) sarebbe:
Ec = 1/2 * m * V2 = 1/2 * 5 *1018 kg * 3 m/s = 7.5 *10 18 J
considerando un rendimento del 60% (rend) e ipotizzando che il vento soffiasse costantemente per tutto l'anno (t = 8760 h), avremmo un'energia annuale (Ey):
Ey = Ec * t * rend = 142 000 ZJ (0.5 ZJ consumo energetico mondiale)
Visto che il consumo energetico mondiale è di 0.5 ZJ annuali, il valore ottenuto è 284 000 volte superiore.
Abbiamo risolto tutti i problemi energetici mondiali?
No!
Qualsiasi quantità d'aria (vento) che si muova a una velocità inferiore ai 4 m/s, non é utilizzabile dagli aerogeneratori classici, i quali hanno bisogno che il vento si muova ad almeno 4 m/s; quindi, di tutta quest'energia del vento (284 000 volte), quella che potremmo utilizzare è Zero!
Quest'esempio serve a farci capire che, prima di illudersi (illudere) di aver trovato la fonte energetica che risolverà il fabbisogno energetico mondiale per sempre, bisogna fare i conti con la realtà fattibile e non teorica.
N.B: chi pensa che sarebbe stato possibile utilizzare gli aerogeneratori magnetici, ricordo che tali macchine utilizzano magneti perenni costituiti da metalli rari, e quindi non abbastanza abbondanti per produrre tutti gli aerogeneratori necessari.
Dall'inizio del 2016, la potenza eolica installata nel mondo ha superato i 430 GW.