L’energia eolica in Italia

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Per sfruttare appieno le potenzialità dell’energia eolica, che oggi riguarda un solo prodotto, il KW elettrico, si dovranno sviluppare altre applicazioni.

La necessità di promuovere le fonti energetiche rinnovabili, attualmente relegate al di sotto del 20% della produzione mondiale di energia da fonti primarie (rinnovabili e non rinnovabili), ha portato a moltiplicare negli ultimi anni le iniziative volte ad incentivare l’uso razionale dell’energia e lo sfruttamento delle fonti rinnovabili. In particolare, questo tema è stato affrontato più volte a livello internazionale e il summit del G8 tenuto ad Okinawa nel luglio 2000 ha dato vita ad una Task Force sulle energie rinnovabili. La Task Force ha prodotto un rapporto finale (2002), che analizza il ruolo delle energie rinnovabili in un contesto di sviluppo sostenibile, considerandone le implicazioni in termini di costi e benefici alla luce dei bisogni energetici regionali, delle condizioni di mercato e dei principali fattori di incentivo. A livello europeo, un documento importante nella discussione sulle fonti energetiche alternative è rappresentato dal “Libro Bianco sulle energie rinnovabili”, pubblicato dalla Commissione nel maggio 1998. Tale documento sottolinea l’importanza strategica per i paesi dell’Unione delle fonti energetiche rinnovabili, che, essendo fonti interne, possono contribuire a ridurre la sempre crescente dipendenza dell’UE dalle importazioni e ad aumentare la sicurezza degli approvvigionamenti. Inoltre, poiché le fonti energetiche rinnovabili sono ancora sfruttate in maniera disomogenea ed insufficiente, la Commissione ribadisce l’obiettivo di raddoppiare (dal 6 al 12%) il contributo delle fonti rinnovabili al consumo interno lordo di energia entro il 2010.

La situazione delle energie rinnovabili in Italia

All’inizio degli anni Settanta, l’energia era considerata una risorsa illimitata ma, con le crisi petrolifere del 1973 e del 1979, è cambiato radicalmente il punto di vista. Dopo il rifiuto del nucleare e la Conferenza Nazionale sull’energia del 1987, viene approvato il Piano Energetico Nazionale (PEN). Nello stesso periodo viene istituito il Ministero dell’Ambiente e la questione ambientale assume l’importanza dovuta; ma ci vorranno dieci anni perché il binomio energia-ambiente diventi operativo. Nascono in seguito i Progetti Finalizzati Energia del CNR, che hanno il merito di avere indagato sulle potenzialità e le possibilità offerte per la produzione di energia tramite fonti rinnovabili. Le ricerche compiute nell’ambito di progetti finalizzati sulle fonti rinnovabili ha portato a riconsiderare l’uso, l’approvvigionamento e la distribuzione delle risorse energetiche in Italia. La situazione attuale, quale risulta dal Rapporto Energia Ambiente 2001 dell’Enea, mostra un incremento della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili; in particolare, per quanto riguarda gli impianti eolici, si è passati da 0,2 GWh nel 1991 a 563 GWh nel 2000. Tra gli strumenti utilizzati per promuovere e valorizzare le fonti energetiche rinnovabili vi sono i “certificati verdi”. Si tratta di titoli al portatore che attestano la produzione di una certa quantità di energia da fonte rinnovabile, a partire dal 1° aprile 1999, e che sono distribuiti dal Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale (GRTN). In pratica, qualsiasi operatore della filiera elettrica ha l’obbligo di includere una certa quota di elettricità da fonti rinnovabili; obbligo che può essere ottemperato anche acquistando l’energia necessaria anche da altri soggetti (privati o pubblici). In Italia, in base al D.lgs. 79/99 e successive integrazioni, a decorrere dal 2002 tutti i produttori e gli importatori di elettricità dovranno immettere in rete un quantitativo di elettricità da fonti energetiche rinnovabili pari al 2% dell’energia immessa (prodotta e importata) nell’anno precedente da fonti convenzionali.

L’energia eolica

Le fonti energetiche rinnovabili sono quelle considerate inesauribili, nel senso che il loro ciclo di produzione ha tempi compatibili con quelli del loro consumo. La più importante fonte rinnovabile è l’energia solare, che può essere sfruttata direttamente, oppure indirettamente come energia eolica. Il vento costituisce una fonte di energia utilizzata dall’uomo da tempi remoti e alla quale si è ricominciato a guardare con interesse crescente a partire dalla seconda metà degli anni ’70. Lo sfruttamento dell’energia eolica avviene attraverso la trasformazione dell’energia cinetica dell’aria in energia meccanica, in grado di azionare mulini, pompe o generatori elettrici. Il movimento delle masse d’aria trae origine dalla differenza di pressione causata dalla differenza di temperatura in punti diversi dell’atmosfera terrestre. Purtroppo il vento possiede talune caratteristiche (bassa concentrazione, forte variabilità, aleatorietà) che ne rendono difficoltoso lo sfruttamento come fonte energetica e poco affidabili le valutazioni economiche. Così, spesso, per realizzare centrali di potenza significativa è necessario realizzare aerogeneratori di grandi dimensioni e in numero ragguardevole.

Gli aerogeneratori

Un moderno aerogeneratore è costituito da una serie di elementi essenziali, il più importante dei quali è il rotore, che può assumere varie forme e dimensioni. Le turbine a elica ad asse orizzontale sono dotate di 2 o 3 pale molto sottili e aerodinamiche, che si orientano grazie ad una banderuola posteriore. Esistono anche diversi rotori ad asse verticale, tutti caratterizzati dal non richiedere dispositivi di orientamento e dunque più semplici dal punto di vista dei meccanismi di sospensione e trasmissione a terra del moto. In entrambi i casi, a causa delle alte velocità di rotazione, è fondamentale il bilanciamento dinamico di tutta la struttura rotante e la previsione di un sistema di limitazione della velocità, che generalmente consiste in un progressivo disassamento dell’elica con l’aumentare della velocità. Per tutti i tipi di rotore, la captazione dell’energia cinetica del vento avviene attraverso la superficie delle pale. La potenza teorica ottenibile è data da:

P = 0,5 · ρ A v3

dove: r è la densità dell’aria, A la proiezione dell’area delle pale sul piano normale alla direzione del vento e V la velocità del vento. In realtà, la quota di energia cinetica utilizzabile da una turbina eolica è solo il 60% (limite di Beltz). Attualmente le migliori turbine in commercio riescono a convertire in energia meccanica il 40% dell’energia cinetica. Teoricamente l’energia prodotta è proporzionale al quadrato della lunghezza delle pale e al cubo della velocità del vento, e dipende dall’altezza del mozzo al suolo, dalle curve di efficienza aerodinamica, meccanica ed elettrica del generatore. L’energia annua effettivamente disponibile all’utenza, E, è pari a:

E = k_disk_aerE_t – E_aus

dove: k_dis = coefficiente che esprime la disponibilità tecnica dell’impianto k_aer = coefficiente che tiene conto della riduzione della produzione delle macchine per le reciproche interferenze E_t = producibilità teorica dell’impianto E_aus = energia assorbita dai servizi ausiliari dell’impianto.

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