I generatori eolici o aerogeneratori convertono direttamente l'energia cinetica del vento in energia meccanica, che può essere quindi utilizzata per il pompaggio, per usi industriali e soprattutto per la generazione di energia elettrica.

1. Come funziona un aerogeneratore
La tipica configurazione di un aerogeneratore ad asse orizzontale è schematizzata nella figura; il sostegno porta alla sua sommità la gondola o navicella, costituita da un basamento o da un involucro esterno; nella gondola sono contenuti l’albero di trasmissione lento, il moltiplicatore di giri, l’albero veloce, il generatore elettrico e i dispositivi ausiliari.
All’estremità dell’albero lento e all’esterno della gondola è fissato il rotore, costituito da un mozzo, sul quale sono montate le pale (1, 2 o 3 con un diametro da 10 a 40 m per macchine di media taglia). Il rotore può essere posto sia sopravvento che sottovento rispetto al sostegno.
La gondola è in grado di ruotare rispetto al sostegno allo scopo di mantenere l’asse della macchina sempre parallelo alla direzione del vento ed è per questo che l’aerogeneratore viene definito “orizzontale”. Opportuni cavi convogliano al suolo l’energia elettrica prodotta e trasmettono i segnali necessari per il funzionamento.
La forma delle pale è disegnata in modo che il flusso dell’aria che le investe azioni il rotore. Dal rotore, l’energia cinetica del vento viene trasmessa a un generatore di corrente collegato ai sistemi di controllo e trasformazione tali da regolare la produzione di elettricità e l’eventuale allacciamento in rete. L’aerogeneratore opera a seconda della forza del vento; al di sotto di una certa velocità la macchina è incapace di partire; perché ci sia l’avviamento è necessario che la velocità raggiunga una soglia minima di inserimento, diversa da macchina a macchina (circa 4-5 m/s).
Durante il funzionamento la velocità del vento “nominale” è la minima velocità del vento che permette alla macchina di fornire la potenza di progetto (10-12 m/s per qualche centinaia di kW per macchine di media taglia). Ad elevate velocità (20-25 m/s) l’aerogeneratore viene posto fuori servizio per motivi di sicurezza.

2. I costi
L’investimento per la realizzazione chiavi in mano di una centrale eolica è, in media, dell’ordine di 2 milioni di lire per kW di potenza installata. Tuttavia in Danimarca, le macchine con potenze pari a 500-600 kW, hanno un costo per kW installato che varia tra 1,57 a 1,83 MLit.
In particolare, è da prevedere una riduzione del costo della potenza installata al crescere della taglia unitaria delle macchine.Infatti, in Germania si è passati dai 2,4 MLit per macchine intorno ai 150 kW, a 1,8 MLit per macchine da circa 300 kW, fino a 1,7 MLit per macchine di 600 kW.
Il costo annuo di esercizio e manutenzione è, in genere, pari al 3% dell’investimento, e la cosiddetta “disponibilità” delle macchine (rapporto tra il numero di ore durante il quale l’aerogeneratore è “disponibile” per la produzione di energia e il numero di ore dell’anno) è vicina al 98%.
Per ciò che concerne il costo dell’energia, dipendente anche dalle condizioni anemologiche del sito, va ricordato quanto è emerso dal 3° Non Fossil Fuel Obligation (NFFO), in Inghilterra, Galles e Scozia: l’energia è stata pagata a costi variabili da 90 e 142 lire/kWh. Nel 4° NFFO c’è stata un ulteriore riduzione con costi compresi tra 84 e 123 lire/kWh.
Anche per il costo dell’energia, si è potuto, inoltre, constatare l’effetto della taglia dell’aerogeneratore. In Danimarca, ad esempio, è stato valutato un decremento quasi lineare del costo dell’energia: si è passati da lire 183 lire/kWh per macchine da 100 kW a 70 lire/kWh per macchine da 600 kW, a parità di altre condizioni.
L’Unione Europea, in effetti, ha fissato come obiettivo da raggiungere attraverso i propri programmi, un costo dell’energia da fonte eolica di circa 77 lire/kWh; un costo, che, come si è visto, è già ottenibile con le migliori macchine in siti con una buona ventosità.
Un altro elemento da tenere in considerazione per valutare il costo unitario dell’energia eolica sono le condizioni di accesso al capitale: negli ultimi 10 anni il tasso di interesse praticato sui progetti ha subito un progressivo calo in tutti i paesi europei.
Queste cifre indicano chiaramente che l’eolico ha raggiunto un buon livello di maturità tecnologica e costi di produzione dell’energia elettrica sufficientemente bassi da consentirne, in presenza di tariffe che ne riconoscano il basso impatto ambientale, la diffusione nel mercato energetico.

3. Impatto ambientale: benefici globali
Una delle maggiori perplessità sulla installazione di centrali eoliche, da parte dei decisori politici e delle popolazioni locali, dipende dalle preoccupazione sul loro impatto ambientale. E’ quindi opportuno sottolineare le caratteristiche di questa fonte il cui impatto ambientale è limitato, specialmente attraverso una buona progettazione: l’energia eolica è una fonte rinnovabile, in quanto non richiede alcun tipo di combustibile, ma utilizza l’energia cinetica del vento (conversione dell’energia cinetica del vento, dapprima in energia meccanica e poi in energia elettrica); è pulita, perchè non provoca emissioni dannose per l’uomo e per l’ambiente. Gli aerogeneratori non hanno alcun tipo di impatto radioattivo o chimico, visto che i componenti usati per la loro costruzione sono materie plastiche e metalliche.
Gli aspetti ambientali che vengono presi inconsiderazione sono invece correlati a possibili effetti indesiderati, che hanno luogo su scala locale; essi sono:
• occupazione del territorio
• impatto visivo
• rumore
• effetti elettromagnetici
• interferenze elettromagnetiche
• effetti su flora e fauna
Vedremo nel prossimo mese come questi aspetti siano tuttavia di lieve rilevanza tanto da poter affermare che il bilancio costi ambientali/benefici ambientali è ampiamente positivo.
La costruzione degli impianti deve comunque avvenire valutando attentamente l’impatto ambientale in tutte le fasi del progetto. A tale proposito esistono norme del 1995 del Ministero dell’Ambiente che recepiscono la direttiva europea 85/337/CEE, concernente la valutazione d’impatto ambientale di determinati progetti pubblici e privati. (oggi la 97/11/CE del Consiglio dell’U.E. modifica la citata direttiva).
Sono comunque nella maggior parte dei casi le autorità regionali a valutare (con legge o caso per caso) se sia necessario procedere a uno studio di impatto ordinario o, semplicemente, a uno studio preliminare dei rapporti tra progetto e ambiente.

EMISSIONI EVITATE
La produzione di energia elettrica mediante combustibili fossili comporta l’emissione di sostanze inquinanti e di gas serra. Il livello delle emissioni dipende dal combustibile e dalla tecnologia di combustione e controllo dei fumi. Ecco i valori delle principali emissioni associate alla generazione elettrica:
CO2 (anidride carbonica): 1.000 g/kWh
SO2 (anidride solforosa): 1,4 g/kWh
NO2 (ossidi di azoto): 1,9 g/kWh
Tra questi gas, il più rilevante è l’anidride carbonica o biossido di carbonio, il cui progressivo incremento potrebbe contribuire all’effetto serra e quindi causare drammatici cambiamenti climatici.
Se pensiamo ai circa 700 MW di impianti eolici ammessi a beneficiare delle tariffe previste dal provvedimento CIP 6/92, possiamo ipotizzare un’energia prodotta pari a 1,4 miliardi di chilowattora (0,5% del fabbisogno elettrico nazionale). Questa produzione potrà sostituire la combustione con combustibili fossili; in tal caso le emissioni annue evitate sarebbero:
CO2: 1,4 milioni di tonnellate
SO2: 1.960 tonnellate
NO2: 2.660 tonnellate
Altri benefici dell’eolico sono: la riduzione della dipendenza dall’estero, la diversificazione delle fonti energetiche, la regionalizzazione della produzione.

4. L'impatto ambientale locale
Occupazione del territorio
In base al rapporto tra la potenza degli impianti e il terreno complessivamente necessario (anche per la distanza delle macchine), la densità di potenza per unità di superficie è circa di 10 W/m2. Tuttavia le macchine eoliche e le opere di supporto (cabine elettriche, strade) occupano solamente il 2-3% del territorio per la costruzione di un impianto, quindi la densità di potenza ottenibile è da considerarsi nettamente superiore, dell’ordine delle centinaia di W/m2. Bisogna ricordare che la parte del terreno non occupata dalle macchine può essere impiegata per altri scopi, come l’agricoltura e la pastorizia, senza alcuna controindicazione.
Impatto visivo
Gli aerogeneratori per la loro configurazione sono visibili in ogni contesto in cui vengono inseriti, in modo più o meno evidente in relazione alla topografia e all’antropizzazione del territorio. Un aerogeneratore da 500 kW di potenza ha un diametro del rotore e un’altezza della torre di circa 40 metri, mentre uno da 1500 kW misura, per questi due valori, circa 60 m. L’impatto nel paesaggio tra i due tipi di macchina è moderatamente diverso, per cui aumentare la taglia delle macchine potrebbe ridurre, a parità di potenza globale installata, l’impatto visivo. L’impatto visivo è un problema di percezione e integrazione complessiva nel paesaggio; comunque è possibile ridurre al minimo gli effetti visivi sgradevoli assicurando una debita distanza tra gli impianti e gli insediamenti abitativi. Sono state individuate, inoltre, soluzioni costruttive tali da ridurre tale impatto: impiego di torri tubolari o a traliccio a seconda del contesto, di colori neutri, adozione di configurazioni geometriche regolari con macchine ben distanziate.L’aspetto dell’impatto visivo è ormai oggetto di approfonditi studi.
Impatto acustico
Il rumore emesso da una centrale eolica non è percettibile dalle abitazioni, poiché una distanza di poche centinaia di metri è sufficiente a ridurre il disturbo sonoro. In generale, la tecnologia attuale consente di ottenere, nei pressi di un aerogeneratore, livelli di rumore alquanto contenuti, tali da non modificare il rumore di fondo, che, a sua volta, è fortemente influenzato dal vento stesso, con il risultato di mascherare ancor più il contributo della macchina.
Interferenze sulle comunicazioni
La macchina eolica può influenzare: le caratteristiche di propagazione delle telecomunicazioni (come qualsiasi ostacolo), la qualità del collegamento in termini di segnale-disturbo e la forma del segnale ricevuto con eventuale alterazione dell’informazione. Una adeguata distanza degli aerogeneratori fa sì che l’interferenza sia irrilevante.
Flora e fauna
Sulla base delle informazioni disponibili, si può affermare che le possibili interferenze di qualche rilievo degli impianti eolici con la flora e la fauna riguardano solo l’impatto dei volatili con il rotore delle macchine. In particolare, le specie più influenzate sono quelle dei rapaci; gli uccelli migratori sembrano adattarsi alla presenza di questi ostacoli. In genere le collisioni sono molto contenute.

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