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Energia Eolica: che cos’è e perché è la fonte energetica del futuro.

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Tags: EnergieRinnovabiliEolico


L’energia eolica, assieme al fotovoltaico, è la soluzione energetica del futuro con le maggiori possibilità di sviluppo. I costi di produzione di questa fonte sono oggi assimilabili a quelli dei carburanti fossili e la resa destinata ad aumentare negli anni: questo all’interno di un quadro normativo mondiale sempre più penalizzante per le fonti non-rinnovabili, sempre più scarse e difficili da estrarre. Anche a livello economico, l’aumento costante degli investimenti sulle infrastrutture e sulla ricerca, contribuirà a rendere l’eolico, soluzione sempre più conveniente, e a beneficiarne saranno i cittadini, le imprese e soprattutto l’ambiente.

L’impianto Eolico tradizionale
A livello tecnico l’eolico è una soluzione tecnologica relativamente semplice: un rotore “cattura” il vento naturale e converte l’energia meccanica in elettricità, il tutto senza prodotti di scarto, essendo così una delle fonti energetiche più pulite anche tra le cosiddette “rinnovabili”.
Un impianto eolico è costituito da:

  • Rotore: solitamente dotato di tre pale (anche se esistono le versioni monopala e bipala)
  • Navicella o Gondola: contenente i componenti principali di un aerogeneratore quali il moltiplicatore di giri, il generatore elettrico e il sistema di controllo.
  • Albero della torre: che sostiene navicella e rotore.
  • Cavidotto: che collega la torre al trasformatore.
  • Trasformatore: che fa da tramite tra l’energia prodotta dalla torre e la rete elettrica cui è collegata.

DISTINZIONI FRA IMPIANTI EOLICI
Esistono vari modi con i quali si possono classificare gli impianti eolici:

On-Shore vs Off-Shore
Una prima distinzione è tra impianti on-shore (sulla terraferma) e impianti off-shore (in mare).

On-Grid vs Off-Grid
Una seconda distinzione prende invece in considerazione il collegamento alla rete di distribuzione. Definiamo quindi On-grid un impianto collegato direttamente alla rete che alloca l’energia dove necessaria; Se collegati insieme in un’area specifica inoltre, più generatori formano quella che vengono definite Wind Farm, vere e proprie centrali elettriche per la produzione industriale, nella quali le torri vengono posizionate a distanze ottimali per la resa energetica dell’intero impianto.

Si definisce diversamente Off-Grid un impianto non collegato alla rete ma utilizzato per scopi specifici come installazioni per la fornitura energetica di aree remote e rurali, stazioni di telecomunicazione, generatori off-shore e sistemi ibridi con batterie o altre fonti.

Livello di Potenza (kW): Eolico, Mini-eolico e Micro-eolico
Volendo invece di distinguere per livelli di potenza, ricordiamo che in questo momento non esiste uno standard mondiale condiviso che definisca le diverse tipologie d’impianti. Ogni nazione ha, infatti, una diversa normativa a riguardo. Per comodità, nelle diverse definizioni proposte faremo riferimento principalmente alla definizione di mini-eolico, sottintendendo che i grandi impianti (e le cosiddette Wind Farm) eccedono i valori sotto riportati:

  • La norma internazionale IEC‐61400‐2 Ed. 2 definisce come aerogeneratore di piccola potenza, quello con area spazzata dal rotore non superiore a 200 mq, con una potenza sviluppata nominale di circa 50 kW .
  • Il D.M. 18/12/2008 della finanziaria 2008 che legislativamente, in Italia, considera gli impianti per fonti rinnovabili a bassa potenza quelli di potenza minore ai 200 kW.
  • Le indicazioni del gestore dei servizi energetici (GSE) che considera aereogeneratori di piccola taglia quelli con potenza ai 200 kW.
  • La definizione dell’AWEA (American Wind Energy Association) che considera mini-eolici (small wind) gli impianti con una potenza minore/uguale a 100KW.

Oltre ai grandi impianti e al mini-eolico, esiste anche una terza e più recente categoria d’impianti chiamata micro-eolico, la cui definizione è anch’essa poco regolamentata, ma che per convenzione raccoglie tutti gli impianti di potenza minore di 20 kW solitamente installati all’interno di ambienti urbani, nei quali la dimensione e l’ingombro è parametro fondamentale da tenere in considerazione. Questi impianti possono essere sotto forma di aereogeneratore in miniatura ad asse orizzontale (HAVT) oppure o verticale (VATW), come si può evincere dalla foto sotto.



La soluzione verticale in particolare è molto adatta per l’utilizzo urbano grazie al ridotto ingombro, alla maggior resistenza alle turbolenze e alla non-necessità di mantenere orientate le pale alla direzione del vento. Tutte caratteristiche  che rendono gli impianti VAWT una soluzione efficacie per l’indipendenza energetica degli edifici avanzati che mirano ad avere impatto zero.
Un esempio di queste potenzialità è la recente installazione di uno di questi impianti sulla torre Eiffel, come parte di un progetto di un progetto green di o dell’edificio.

I decenni di sperimentazione di queste tecnologie, che in passato soffrivano di problemi di resa energetica e rumorosità, hanno quindi permesso di superare gran parte delle problematiche che rendevano questa fonte energetica poco competitiva. Un impianto mini-eolico di oggi produce, infatti, tanta energia quanto un impianto di grandi dimensioni di dieci anni fa, ma con un inquinamento sonoro minimo e un recupero dell’investimento (mediamente 6/7 anni) molto minore.

L’attuale mercato dell’eolico e i trend futuri.
Cina e Stati Uniti sono i leader mondiali del mercato con una produzione rispettivamente di 96 e 64 GW, grazie all’estensione della Tax Credit in America e alle politiche atte ad incentivare i produttori interni in Cina.

In Italia gli investimenti in questo mercato sono stati fino ad oggi limitati anche se il nostro paese è il quarto produttore europeo di energia eolica, con 8,662 MW, dopo Germania (39,165 MW), Spagna (22,985 MW), Inghilterra (12,440 MW) e Francia (9,285 MW). Purtroppo gli ultimi dati mostrano anche che rispetto al 2013, il numero delle nuove installazioni italiane nel 2014 si è ridotte del 75%, con ogni probabilità a causa della fine degli incentivi statali.

La maggior parte della produzione italiana è oggi concentrata in Puglia, Basilicata e Campania, dove la ventosità, l’orografia (la configurazione del terreno) e la migliore accessibilità dei siti ne hanno permesso un maggior sviluppo. Il mini-eolico con potenza 20<kW<60 è la tipologia d’impianto più diffusa e conta per circa il 50% sulla produzione energetica eolica totale.
Le previsioni degli analisti di mercato e degli esperti dell’industria ci dicono infine che questo mercato avrà una crescita costante del 20% annuo -in termini di potenza installata- fino al 2020.

Queste stime sono confermate anche dai dati riportati dai report 2014 dell’AWEA (American Wind Energy Association) e dell’EWEA (Europan Wind Energy Association). Questi report mostrano anche i progressi raggiunti l’anno trascorso a livello mondiale, in particolare:

  • L’industria americana ha installato nel 2014 impianti per 3.600 MW e sono in costruzione altri impianti dalla potenza complessiva di altri 12.700 MW.
  • L’eolico ha raggiunto il 14,1% della produzione totale di energia nella UE.
  • Il 43,7% di tutti i nuovi impianti costruiti nel 2014 nelle UE è di questa tipologia. (cumulato al solare la percentuale sale al 74,4%)



Il mercato del mini-eolico
L’ultimo report della WWEA (World Wind Energy Association) aggiornato a fine 2013, riporta inoltre i seguenti dati per il segmento di mercato del mini-eolico:

  • 64.000 nuove turbine installate nel 2013 (+10%) con aumento di potenza complessiva di 5,6 GW. Totale turbine installate: 870.000 unità
  • Cina (40%) e USA (30%) detengono le maggiori quote di produzione per l’energia eolica.
  • La grandezza media delle turbine continua ad aumentare ogni anno: nel 2010 0,66 kW, nel 2011 0,77 kW, nel 2012 0,84 kW e nel 2013 0,85 kW.
  • Ci sono differenze rilevanti tra paese e paese per il differente uso che viene fatto di questa tecnologia; ad esempio la potenza media in UK è 4,7 kW, negli USA 1,4 kW e in Cina 0,5 kW.
  • L’80% dei produttori d’impianti punta a soluzioni stand alone (off-grid-), utilizzate soprattutto nei paesi con numerose aree remote da alimentare, come la Cina. La quota di mercato delle turbine ad asse verticale sta crescendo, anche se rappresentano solo il 18% del mercato (dato 2013).

Conclusioni
I dati fin qui presentati mostrano come investire nell’innovazione e nella costruzione d’impianti eolici è oggi sicuramente utile e remunerativo e con una crescita dell’efficienza in futuro, grazie a:

  • Maggiore flessibilità di queste tecnologie -installabili oggi anche in spazi ridotti-.
  • Aumento della resa energetica e diminuzione del costo per Kwh.
  • Aumento dell’efficienza delle batterie e degli accumulatori -che permette una fornitura costante dell’energia.
  • Incentivi fiscali dettati da un’agenda mondiale sempre più green.




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