Quando si parla di energia eolica, è necessario introdurre le tipologie di generatori, per capirne il funzionamento, l’efficienza e quindi i costi e la loro resa.

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Gli impianti eolici (siano essi on shore, near shore o off shore) tutti quanti solitamente si presentano in parchi eolici o wind farms. I parchi ospitano molteplici generatori eolici che si suddividono in due tipologie:

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  • generatori eolici ad asse verticale (in cui il rotore va orientato, attivamente o passivamente, parallelamente alla direzione del vento)
  • generatori eolici ad asse orizzontale (in cui la direzione del vento non influisce sulla produzione di energia)

Entrambe hanno simili caratteristiche:

  • Velocità di cut-in (minima velocità del vento per la produzione di energia) intorno ai 5 m/s
  • Velocità di massima generazione 12-14 m/s
  • Velocità di cut-off (freno delle pale per sicurezza) 20-25 m/s

I generatori ad asse orizzontale sono i più diffusi, principalmente perché quelli verticali hanno una minore efficienza (generalmente intorno al 30% inferiore) che li confina all’utilizzo domestico, nel mini e micro eolico, dove è chiave limitare la manutenzione e non serve verificare la posizione del rotore rispetto alla direzione del vento.

I generatori ad asse orizzontale sono quindi i più comuni, formati solitamente da una torre d’acciaio di circa 60-100 metri (che necessita di un basamento molto stabile in caso di raffiche improvvise), una gondola sulla sommità, che è l’alloggiamento del generatore, azionato da un rotore con pale tra i 20 e i 60 metri. La velocità del vento cresce con l’aumentare della distanza dal suolo, per questo solitamente le costruzioni tendono ad essere così elevate. Elevarsi ulteriormente però potrebbe provocare instabilità nella macchina, per cui costi troppo elevati nella costruzione basamento, in caso di raffiche di vento troppo forti.

Il rotore può essere di diversi tipi:

  • Monopala (il meno costoso ma allo stesso tempo più instabile) – raramente utilizzato;
  • Bipala (una via di mezzo sia dal punto di vista del costo che della stabilità) – usato in piccoli impianti;
  • Tripala (il più costoso e più stabile) – largamente diffuso

Quali sono i costi (in linea di massima) per un impianto eolico?

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Il trend dei costi dell’energia eolica è costantemente in ribasso.

Il principale costo dell’energia eolica è legato all’investimento iniziale di costruzione (particolarmente elevato per l’eolico off-shore, il più costoso, secondo solo al solare termico).

La manutenzione non è particolarmente onerosa, è mediamente più alta rispetto agli impianti fossili, ma comunque meno onerosa di altre fonti rinnovabili come il solare. A livello generale, l’eolico on-shore con ulteriori avanzamenti tecnologici, potrebbe rivelarsi un ottima alternativa al gas naturale, che ha come componente principale di costo il carburante per alimentare l’impianto ed entrambi si attestano intorno ai 50-70 US$ / MWh.

In altre parole, il costo per unità di energia eolica prodotta è stata stimata nel 2006 essere paragonabile al costo della generazione elettrica per gli Stati Uniti mediante il carbone e il gas naturale.

Il costo dell’eolico è stato stimato a 55,80 dollari per MW/h, il carbone a $ 53.10 per MW/h e il gas naturale a $ 52,50. È molto difficile analizzare il trend per il futuro perché in entrambi i campi si stanno ottimizzando le tecniche e le tecnologie ma sembra che ci sia molto spazio per il miglioramento nel campo delle rinnovabili.

Qual’è la resa (in linea di massima) per un impianto eolico?

Per quanto riguarda la resa invece la situazione è abbastanza stabile: l’efficienza massima di un impianto eolico tradizionale può essere calcolata utilizzando la Legge di Betz, che mostra come l’energia massima che un generatore eolico può produrre sia il 59,3% di quella posseduta dal vento che gli passa attraverso. Tale efficienza è il massimo raggiungibile e un aerogeneratore con un’efficienza compresa tra il 40% al 50% viene considerato ottimo.

L’efficienza economica si ottiene con l’utilizzo di pale lunghe ed efficienti, che permettono al proprio sistema rotore-turbina di creare diversi megawatt per ogni singolo generatore installato. L’unico modo per incrementare la potenza elettrica sarebbe con pale più lunghe, visibili da grandi distanze, e quindi con un maggiore impatto ambientale sul paesaggio. Il colore degli impianti alle volte può attenuare il problema parzialmente, mitigando lievemente l’inquinamento visivo dalla lunga distanza: tutto sommato però l’impatto paesaggistico è sempre rilevante. Si cerca dunque un compromesso tra il limitarlo e il ritorno economico, che chiaramente spinge verso impianti di grandi dimensioni.

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Giorgia

Autore Giorgia

Di Torino, studio Ingegneria Energetica al Politecnico. Ansiosa e frenetica, amo scrivere e amo cercare nuove idee e soluzioni per provare ad amalgamare al meglio la nostra società con la natura che ci circonda.

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