Energia eolica: cos'è e come funziona l'energia del vento

CHE COSA È L'ENERGIA DEL VENTO?

L' energia eolica è oggi la seconda fonte di elettricità al mondo in più rapida crescita, con una capacità installata globale di 432.883 megawatt (MW) a fine 2015. Nell' agosto 2016 sono oltre 75.000 MW di capacità eolica operativa negli Stati Uniti.

Perché la produzione di energia eolica è una scelta così popolare?

Perché sfruttare l' energia eolica e trasformarla in energia elettrica rinnovabile ha molti vantaggi.

E anche se l' energia eolica ha una lunga storia che risale fino a 5.000 aC, la tecnologia non è mai stata migliore o più conveniente di quanto non sia ora.

Si pensi che negli ultimi mesi molti stati negli USA hanno infranto i record di generazione di energia eolica, tra cui Colorado, Texas e Washington.

COME FUNZIONA L'ENERGIA EOLICA

ENERGIA DEL MOVIMENTO DELL' ARIA: COME IL RISCALDAMENTO DELL' ACQUA IRREGOLARE E DEL TERRENO CAUSA IL VENTO

Il vento è semplicemente aria in movimento. È causata dal riscaldamento irregolare della superficie terrestre dovuto al sole. Poiché la superficie della Terra è fatta di diversi tipi di terra e acqua, assorbe il calore del sole a ritmi diversi. Un esempio di questo tipo di riscaldamento irregolare si trova nel ciclo giornaliero del vento.

IL CICLO GIORNALIERO DEL VENTO

Durante il giorno, l' aria sopra la terra si riscalda più rapidamente dell' aria sopra l' acqua. L' aria calda sopra la terra si espande e si alza, e l' aria più pesante e più fresca si precipita a prendere il suo posto, creando vento. Di notte, i venti sono invertiti perché l' aria si raffredda più rapidamente sulla terraferma che sull' acqua.
Allo stesso modo, i venti atmosferici che circondano la terra si creano perché la terra vicino all' equatore terrestre è riscaldata più dal sole che dalla terra vicino ai poli nord e sud.

TECNOLOGIE DI VENTO

Le tecnologie dell' energia eolica utilizzano l' energia eolica per scopi pratici, come la generazione di energia elettrica, la ricarica delle batterie, il pompaggio dell' acqua e la macinazione del grano. L' energia meccanica o elettrica si crea attraverso l' energia cinetica del vento. La potenza eolica disponibile è proporzionale al cubo della sua velocità, il che significa che la potenza disponibile per un generatore eolico aumenta di un fattore otto se la velocità del vento raddoppia.

Le pale della turbina sono simili a quelle dell' elica di un aereo. Il mozzo della turbina viene ruotato mentre le pale del rotore generano il sollevamento dal vento di passaggio. Questa azione rotante fa ruotare un generatore, creando elettricità.

Quando il vento soffia si forma una tasca di aria a bassa pressione sul lato sottovento della lama. La tasca dell' aria a bassa pressione poi tira la lama verso di essa, causando il rotore a girare. Questo è chiamato ascensore.

La forza del sollevamento è in realtà molto più forte di quella del vento contro il lato anteriore della lama, che viene chiamato trascinamento. La combinazione di sollevamento e trascinamento è ciò che fa girare il rotore.

Poiché la velocità del vento aumenta tipicamente con l' altezza fuori terra (a causa della diminuzione dell' attrito con il terreno), le turbine eoliche sono montate su una torre per catturare più energia. A 100 piedi (30 metri) o più fuori terra, possono approfittare di un vento più veloce e meno turbolento.

Le turbine eoliche sono montate su una torre per catturare la maggior parte dell' energia. A 100 piedi (30 metri) o più fuori terra, possono approfittare di un vento più veloce e meno turbolento.
Per il migliore utilizzo delle turbine eoliche, dovrebbero essere posizionate dove le velocità del vento raggiungono 16-20 mph e sono ad un' altezza di 50m. È inoltre importante che le centrali elettriche a uso industriale siano situate vicino alle linee elettriche esistenti e nei siti più ventosi disponibili.

Le tecnologie dell' energia eolica possono essere utilizzate come applicazioni stand-alone, collegate ad una rete elettrica di pubblica utilità o anche in combinazione con un impianto fotovoltaico.

Per le fonti di energia eolica su scala di utilità, le turbine sono solitamente costruite una accanto all' altra per formare un parco eolico che fornisce energia alla rinfusa. Diversi fornitori di energia elettrica utilizzano parchi eolici per fornire energia ai loro clienti, tra cui Xcel Energy, MidAmerican Energy e Bacin Electric.

Le turbine indipendenti sono tipicamente utilizzate per il pompaggio o la comunicazione dell' acqua. Tuttavia, i proprietari di abitazioni e gli agricoltori in zone ventose possono anche utilizzare piccoli impianti eolici per generare elettricità.

 DESIGN DELLA TURBINA EOLICA

Ci sono diversi stili e diverse dimensioni di turbine eoliche per soddisfare le diverse esigenze. Lo stile più comune, grande o piccolo, è il "disegno dell' asse orizzontale" (con l' asse delle lame orizzontale al suolo). Su questa turbina, due o tre pale girano controvento della torre.

Meno comuni sono le turbine ad asse verticale: il Savonio e il Darrieus. La turbina Darrieus è stato inventato in Francia nel 1920 e viene spesso descritto come un uovobeater. Ha lame verticali che ruotano dentro e fuori dal vento. La turbina Savonius è a forma di S se vista dall' alto.

Questa turbina a trascinamento gira relativamente lentamente ma produce una coppia elevata. E' utile per la macinazione di grano, pompaggio dell' acqua e molti altri compiti, ma le velocità di rotazione lente non sono ottimali per generare elettricità.

Le turbine eoliche di piccole dimensioni sono utilizzate per fornire energia elettrica fuori dalla rete, e vanno dalle turbine da 250 watt molto piccole, progettate per caricare le batterie su una barca a vela alle turbine da 50 kilowatt che alimentano aziende lattiero-casearie e villaggi remoti.

Come i vecchi mulini a vento di fattoria, hanno pale posteriori che li tengono orientati al vento.

Le grandi turbine eoliche, utilizzate da utility o generatori indipendenti per fornire energia alla rete elettrica, vanno da 100 kilowatt fino alle enormi macchine multi-megawatt che vengono testate in Europa.

Le turbine di grandi dimensioni poggiano su torri alte fino a 100 metri e hanno lame che vanno dai 30 ai 60 metri di lunghezza. Le turbine a scala d' uso sono di solito collocate in gruppi o file per sfruttare al meglio i punti ventosi.

I parchi eolici come questi possono essere costituiti da poche o centinaia di turbine, che forniscono energia sufficiente per intere città.