Eolico: va dove ti porta il vento

 

Articolo di Germana Ravazzolo

 

 

Nel 2011 il Dott. Marco D’Ambrosio si è laureato presso il Politecnico di Torino con una tesi dal titolo “Wind power system: the case of 200 kW vertical axes wind turbine” – “ Sistemi eolici: il caso di una turbina da 200 kW ad asse verticale”, conducendo una parte delle ricerche presso L’università di Halmstad, Svezia.

Per capire meglio la novità introdotta dal suo progetto, è utile richiamare alcuni concetti e cenni generali; comunemente  la pala eolica è un elemento metallico verticale la cui altezza, dipendente dalla potenza installata, può arrivare ad alcune decine di metri, sulla cui sommità ruotano una due o più normalmente tre pale sagomate secondo un profilo alare, manufatto facilmente  associabile nel nostro immaginario  ad una girandola  o ad un mulino a vento olandese, soprattutto per la similitudine di funzionamento.

L’ elevazione della pala dal terreno permette di sfruttare al massimo il gradiente del vento, che è pari a zero a contatto con il suolo e cresce man mano che si sale verso l’alto;  il principio di funzionamento si basa essenzialmente su due concetti fisici che sono  la portanza e il trascinamento.

 

 

L’idea di utilizzare una risorsa naturale come il vento risale almeno al VII sec. dopo Cristo, epoca in cui i Persiani erigevano veri e proprio complessi eolici finalizzati alla produzione di lavoro, ma passando per i mulini a vento olandesi destinati alla macina e per i tralicci di legno utilizzati negli Stati Uniti dell’Ottocento per estrarre l’acqua dal terreno, dobbiamo arrivare agli anni ‘30 del Novecento per veder comparire il primo manufatto ad asse verticale finalizzato alla produzione diretta di energia elettrica. Un prototipo significativo di quegli anni è da attribuire al francesce Darrieus, mentre è datato 1922 il prototipo noto con il nome del suo inventore finlandese Savonius.

Gli impianti eolici attualmente presenti sul territorio nazionale sono in gran parte ad asse orizzontale, e utilizzano una tecnologia piuttosto datata; abbiamo chiesto al Dott. D’Ambrosio di illustrarci i vantaggi della soluzione da lui ipotizzata ad asse verticale: “ La pala eolica ad asse verticale non è certo un concetto comparso per la prima volta sulla mia tesi, già i complessi realizzati nell’area di influenza dell’impero persiano nel VII secolo si basavano sullo stesso principio di funzionamento! La loro ingegneria era piuttosto semplice: si trattava di manufatti a simmetria centrale, che sfruttavano unicamente il principio fisico del trascinamento ed erano orientati secondo la direzione prevalente del vento”

E lo stesso concetto vale anche per le pale eoliche tradizionali?

“Non proprio; dato che il principio di funzionamento della pala eolica ad asse orizzontale si basa anche sulla portanza, le sue pale sono sagomate con lo stesso principio di quelle degli aerei, e non sono indifferenti ai cambi di direzione del vento

Questo significa che possono lavorare secondo tutte le direzioni del vento?

Si, perchè, esiste una possibilità di regolazione sia dell’interna turbina secondo la direzione di arrivo del vento che dell’inclinazione delle pale attorno al proprio asse, per sfruttare l’angolo ottimale di incidenza del vento”

E in cosa differiscono quelle ad asse verticale?

Innanzitutto la loro forma, come si può vedere nella fotografia della turbina  eolica di Falkenberg, è adattabile senza regolazioni a tutte le direzioni del vento, aspetto che porta ad una serie di vantaggi derivati, tra i quali la minore altezza necessaria per un funzionamento ottimale dato che lo stesso risente meno delle raffiche e delle discontinuità di flusso generate dalle asperità del terreno”.

 

 

E quali altri possono essere i vantaggi?

“ L’utilizzo di una componentistica minore, quindi la maggior facilità di manutenzione, il minor costo sia di produzione che di gestione, il minor utilizzo di materiale; il generatore peraltro è collocato nella base del manufatto, maggiormente accessibile, quindi sono minori anche i costi di installazione. Per sintetizzare potrei dire che si tratta di una struttura, nel complesso, più semplice”

Così semplice da poter essere messa addirittura sul balcone di casa?

“ In realtà esistono varie possibilità di utilizzo in quello che viene chiamato microeolico,ad esempio nei camper, sulle barche a vela, ed esistono anche casi di installazione per uso domestico per esempio sui tetti o sui terrazzi”

Quindi tra quanti anni sarà possibile abbandonare i combustibili fossili e passare all’eolico micro e macro?

“ Ahimè solo l’eolico non è in grado da solo  di soddisfare la richiesta energetica; deve essere inserito in un pacchetto energetico che sfrutta le altre risorse rinnovabili, quale il sole, il biogas, l’acqua etc, e come tutte le fonti che derivano dalla natura è discontinuo e necessita di una opportuna localizzazione . In Pianura padana è meglio puntare sul biogas, in Sardegna sul vento e sul sole, in montagna sulla forza idroelettrica e sul vento….valorizzando insomma le specificità dei territori”

Ma il suo progetto da 200 kW cosa sarebbe in grado di alimentare e quanto costa?

Dalle simulazioni effettuate in sede di tesi risultava una produzione annua di circa 450 MWh, che è paragonabile al consumo annuo di circa 200 famiglie per un costo stimato (sul territorio svedese però) dell’intervento di circa 62.000 €”.

 

 

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