ENERGIA EOLICA

Con energia eolica si intende l'estrazione di energia cinetica del vento per la produzione di energia meccanica o elettrica.Il vento è essenzialmente dovuto all'energia solareNel corso del giorno l'aria sopra i mari e i laghi rimane più fredda rispetto all'aria sopra la terra, principalmente per il fatto che l'acqua "assorbe" il calore solare negli strati inferiori , sulla terraferma invece il calore solare viene in buona parte riflesso e riscalda l'aria in superficie che espandendosi diventa leggera e tende a salire, di conseguenza l'aria più fredda e più pesante che proviene dai mari e dagli oceani si mette in movimento per prendere il suo posto causando i venti di superficie, di notte in genere succede il contrario in quanto il calore accumulato negli strati profondi dell'acqua rendono più calda l'aria sovrastante gli specchi d'acqua che tende a salire e l'aria sopra la terra, più fredda perché non più irraggiata dal sole, tende a prendere il suo posto, per cui di giorno si ha la brezza verso la terraferma e di notte si ha la brezza verso il mare.Altra causa di spostamento di masse d'aria sono le fluttuazioni della pressione atmosferica, per questo effetto l'aria si spostano al suolo da aree ad alta pressione atmosferica verso aree adiacenti di bassa pressione, con velocità proporzionale alla differenza di pressione.
Quando si intende "coltivare" l'energia eolica per fini energetici bisogna conoscere molti parametri: le variazioni diurne, notturne e stagionali; la variazione della velocità del vento con l'altezza sopra il suolo; l'entità delle raffiche nel breve periodo e valori statistici ottenibili registrando dati in un lungo periodo di tempo. E' importante conoscere la velocità massima del vento.Prima di installare un aerogeneratore è opportuno compiere rilevamenti anemometrici che diano un quadro generale delle caratteristiche del vento nel punto esatto di installazione, questo studio si effettua con apparecchi detti anemometro e le rilevazioni devono durare minimo un anno, da tali dati si rileva anche quale tipo di aerogeneratore è più adatto al sito in questione.
E' dimostrato (A. Betz) che solo una parte, e precisamente il 59,3%, della potenza posseduta dal vento può essere teoricamente assorbita dal sistema eolico. Il perché è facilmente intuibile; per cedere tutta la sua energia il vento dovrebbe ridurre a zero la sua velocità immediatamente alle spalle del rotore, con l'assurdo di una massa in movimento prima e di una massa d'aria perfettamente immobile immediatamente dopo. In realtà il vento, passando attraverso il rotore, subisce un rallentamento e cede parte della sua energia cinetica; questo rallentamento avviene in parte prima e in parte dopo la turbina eolica.L'energia cinetica del vento varia con il cubo della sua velocità : se quest'ultima raddoppia, l'energia aumenta all'incirca di otto volte, se la velocità del vento aumenta di un 10% si ha un aumento del 30% di energia.
Oltre alle condizioni meteo tra i vari fattori che influenzano la velocità del vento ci sono effetti geografici locali, come le asperità del terreno e l'altezza delle correnti d'aria.La valutazione della ventosità di un sito richiede un'accurata indagine, che può durare anni. I siti vanno selezionati sulla base di indicatori biologici (grado di inclinazione permanente del fogliame, rami, tronchi degli alberi), geomorfologici (ostacoli naturali e antropici quali edifici, rugosità e orografia del terreno), socioculturali (toponomastica e memoria storica degli abitanti), nonché su un attento esame dei vincoli esistenti (ambientali, archeologici, demaniali).
La selezione definitiva viene fatta dopo un periodo di misura della velocità e direzione del vento. Anche l'esistenza di strade adeguate e la vicinanza a linee elettriche devono essere tenute presente, poiché hanno implicazioni dirette con la redditività di un'iniziativa.Importante è la disponibilità della fonte e quella della stessa macchina. Siti interessanti garantiscono intorno a 100 giorni di vento/anno (circa 2400 h/anno). Buone macchine consentono di utilizzare almeno il 95% del vento a disposizione. Le potenze installabili per una moderna centrale si aggirano sui 10 MW/km2, anche se l'area effettivamente occupata è molto più piccola.
Quanta energia da un aerogeneratoreIl lavoro che può svolgere un aerogeneratore dipende dall'area del rotore e dalla efficienza aerodinamica dello stesso.Una turbina eolica che possa utilizzare la forza del vento che va da 3 m/s a 30 m/s può produrre mediamente 860 kWh all'anno per ogni m2 di corrente d'aria intercettata, un rotore eolico può avere una potenza nominale di 0,3-0,5 kW/m2 , in Italia il parco eolico produce energia elettrica con una efficenza del 22% circa della potenza nominale installata. (corrispondenti ad una media di 1900 ore di funzionamento all'anno).
Per le turbine ad asse orizzontale l'area attiva è data dalla superficie sviluppata dal raggio dell'elica.
Per le turbine ad asse verticale la superficie utile è data dalla larghezza massima di prospetto per l'altezza della turbina.Le più piccole turbine eoliche hanno una superficie attiva di 0,2 m2 e possono produrre mediamente 100 kWh/anno.Le più grandi turbine hanno una superficie attiva di 10.200 m2 con una potenza di 4,5 MW, possono produrre 9.000 MWh all'anno.