Energia eolica: cos’è, come funziona, vantaggi e svantaggi

L’energia eolica rappresenta una delle fonti rinnovabili oggi in maggiore espansione: sempre più Paesi stanno investendo su questa tecnologia, poiché praticamente a zero emissioni. Eppure non tutti conoscono il funzionamento dell’energia eolica, nonché i suoi vantaggi e i suoi relativi svantaggi. In altre parole, come si ricava energia sfruttando unicamente il vento?

L’uomo ha scoperto sin da tempi antichissimi le potenzialità delle correnti aeree per le attività dell’uomo. Dalle barche ai mulini, passando per le recentissime pale eoliche, il vento è stato sfruttato nei più svariati modi. Di seguito, qualche informazione utile.

Cosa è l’energia eolica

Quando si parla di energia eolica, nell’immaginario comune balza alla mente la produzione di energia elettrica sfruttando la forza del vento. In realtà, quella della produzione di elettricità è solo una parte dei tanti elementi che compongono questa energia.

Più propriamente, per energia eolica si intente l’energia cinetica generata dal vento, ossia le potenzialità dovute allo spostamento repentino di grandi masse di aria. Questa può essere impiegata per alimentare mezzi di trasporto come, ad esempio, le barche a vela, ma anche per azionare macchinari come nel caso dei caratteristici mulini a vento.

Oggi l’energia eolica è maggiormente utilizzata per la produzione di energia elettrica, con appositi aerogeneratori che trasformano l’energia cinetica in elettricità. Ma non mancano anche pompe eoliche per la gestione dei flussi dell’acqua e, ancora, la forza del vento si può sfruttare anche per spostamenti aerei, come nel caso di alianti e deltaplani.

Il vento nell’antichità

Come già accennato, sin da tempi antichi l’uomo ha scoperto le potenzialità del vento. Le prime applicazioni riguardano l’ambito navale: già le primissime civiltà marittime avevano compreso che, costruendo ampie vele per catturare il vento, gli spostamenti via mare risultavano più veloci ed efficienti.

I primi mulini a vento sono invece apparsi in Persia, attuale Iran, già nel VII secolo e in poco tempo si diffusero anche in Cina e India. Qui li impiegarono soprattutto per azionare macchinari, come ad esempio frantoi per la spremitura delle olive, ma anche per la trasformazione in farina di vari cereali, dal riso al mais. È però nei Paesi Bassi che la conoscenza sui mulini ha trovato la sua consacrazione, per una tradizione tutt’oggi viva.

Tra il 1700 e il 1800, invece, il vento fu sfruttato per la costruzione delle prime grandi reti di acquedotti negli Stati Uniti. Le correnti erano opportunamente raccolte e convogliate in tubature, per realizzare delle pompe meccaniche per la circolazione dell’acqua.

Il vento oggi

Ma è a partire dal 1887 che il vento fu considerato anche per la produzione di energia elettrica, grazie all’intuizione dell’accademico scozzese James Blyth. L’inventore costruì una ruota eolica messa in movimento dal vento grazie opportune pale che, collegate ad alcuni rudimentali accumulatori, permetteva di alimentare alcune lampadine all’interno di un capanno.

Dal 1900 alla fine degli anni ’60 vi furono varie teorizzazioni e vari esperimenti per generare sempre più energia elettrica grazie al vento, ma è dagli anni ’70 che la tecnologia incominciò a diffondersi a livello globale. A partire dalle ormai classiche pale eoliche, che permettono di trasformare la forza delle correnti in grandi quantitativi di elettricità, ma anche dalle definizioni più domestiche come l’eolico a torre oppure il minieolico domestico.

Come funziona l’energia eolica

È normale chiedersi quale sia il funzionamento dell’energia eolica, in che modo la forza cinetica del vento viene trasformata in elettricità. Semplificando al massimo, la comprensione è immediata: tutto merito del movimento.

L’energia eolica non fa altro che sfruttare uno dei principi basilari della produzione dell’energia, quello dell’induzione elettromagnetica. Facendo ruotare ad alta velocità dei magneti in prossimità di bobine di rame, si viene infatti a creare una tensione elettrica, che può essere quindi sfruttata dall’uomo.

Di conseguenza, si utilizzano delle apposite pale che, sollecitate dalla forza del vento, imprimono un movimento rotatorio all’interno di un apposito rotore, collegato appunto a un generatore a induzione elettromagnetica.

Come è fatto un aerogeneratore eolico

Il modo più diffuso per trasformare l’energia eolica in energia elettrica è quello di usare un aerogeneratore eolico, ossia una turbina eolica. Ma come è fatta? La turbina eolica è composta da più parti:

• Torre di sostegno: il palo che sorregge la struttura;
• Navicella: una struttura semi-mobile e oscillante che ospita il rotore, il generatore elettrico e l’albero delle pale;
• Generatore: lo strumento che, tramite rotazione meccanica, trasforma il movimento in energia elettrica;
• Pale eoliche: sono le strutture più esterne alla turbina, quelle che entrano in movimento rotatorio quando colpite dal vento, capaci di muoversi in orizzontale o in verticale a seconda dell’inclinazione e dell’oscillazione della navicella.

I tipi di eolico

Oggi esistono diverse tipologie di eolico. Innanzitutto, bisogna prima distinguere le modalità di installazione degli impianti, che possono essere:

• On-shore: quando gli impianti eolici sono installati sulla terra ferma;
• Near-shore: quando le turbine vengono posizionate nei pressi della coste;
• Off-shore: quando eolico si trova al largo in mare, anche a parecchi chilometri dalla costa, per sfruttare al meglio le correnti marittime e oceaniche.

Dopodiché si può distinguere in:

• Aerogeneratori verticali: dove la pale sono posizionate verticalmente rispetto alla torre di sostegno e oscillano sull’asse orizzontale;
• Aerogeneratori orizzontali: dove le pale sono posizionate orizzontalmente e l’oscillazione è verticale.

Infine, vi è tutta una nuova categoria di produzione di energia eolica a uso domestico, con il mini-eolico. Si tratta di strutture di piccole dimensioni – anche inferiori al metro – che possono presentare classiche pale, spirali o altri sistemi di rotazione. Spinte dal vento, producono energia sufficiente per alimentare il fabbisogno casalingo di una singola abitazione.

Vantaggi e svantaggi dell’energia eolica

Le fonti rinnovabili rappresentano oggi la soluzione più sostenibile per la produzione di energia elettrica, poiché tendono a non sfruttare risorse finite in natura e, soprattutto, a non emettere gas serra e altre emissioni dannose per il Pianeta. Anche l’eolico rientra pienamente in questo ambito.

Tuttavia, anche le fonti rinnovabili possono avere dei punti critici, che non devono mai essere sottovalutati.

Benefici

Tra i vantaggi principali dello sfruttamento dell’energia eolica, vi rientrano:

• Produzione di energia pulita, senza emissioni di CO2 durante la generazione dell’elettricità e a basso quantitativo in fase di produzioni delle componenti degli impianti;
• Elevata durata nel tempo degli impianti, con manutenzione accessibile;
• Media stabilità durante l’anno della fonte rinnovabile, poiché le correnti principali tendono a essere cicliche.

Problematiche

Tra gli svantaggi del ricorso all’eolico vi sono invece:

• Necessità di occupare porzioni rilevanti di territorio, o marittime, per l’implementazione di parchi dotati di decine di turbine;
• Richiesta di grandi accumulatori energetici per compensare la mancata produzione di energia nei momenti della giornata con correnti troppo deboli, con ciò che ne consegue sulla domanda di terre e minerali rari come il litio;
• Pericolo per la fauna avicola, poiché gli uccelli tendono a scontrarsi con le pale eoliche, trovano spesso la morte.

Dove vengono costruiti gli impianti eolici

Gli impianti eolici vengono normalmente installati in aree dove vi è una presenza abbastanza costante di vento tutto l’anno. Questo non è l’unico parametro da considerare, poiché vi devono anche essere vaste aree libere dove fisicamente posizionare gli impianti, nonché una facile accessibilità – con strade e vie di comunicazione adeguate – per la manutenzione.

Fino alla metà degli anni 2000 si è privilegiata la costruzione di impianti on-shore, in particolare sui profili collinari nei pressi delle coste, come ad esempio in Sicilia. Oggi invece si prediligono gli impianti off-shore, poiché – oltre a superare i problemi relativi allo spazio e alle interferenze con la fauna – possono garantire flussi più costanti data l’onnipresenza delle correnti marine.