Vuoi saperne di più sulle pale eoliche e come funzionano? Sei nel posto giusto!
Tra le più note forme di energia rinnovabile, quella eolica è tra le più utilizzate e prodotte in Italia.
Sin dai tempi antichi, l’uomo ha sempre saputo sfruttare la forza del vento per azionare meccanismi di ogni sorta. Basti pensare ai numerosi mulini a vento.
Oggi, attraverso il medesimo principio, si riesce a produrre energia elettrica con grande efficienza e nel pieno rispetto della natura.
In questo articolo di iQuadro scoprirai come funzionano le pale eoliche e quali vantaggi offrono.
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Cosa sono le pale eoliche e come funzionano?
La struttura di questi apparecchi si basa su un’elica, ancorata ad un aerogeneratore che converte l’energia meccanica prodotta dal movimento rotatoria dell’elica stessa.
Le componenti a bordo di generatori eolici sono generalmente le seguenti:
- Rotore: l’elemento più vistoso dell’intero apparato è sicuramente la ventola, il cui compito è “catturare” il vento;
- Mozzo: il perno attorno al quale ruota l’elica;
- Moltiplicatore di giri: adegua il regime di rotazione del rotore a quello del generatore di corrente;
- Generatore: un alternatore che converte l’energia cinetica in energia elettrica;
- Sistemi di controllo e orientamento: ruotano l’intero corpo della pala eolica a seconda della direzione del vento;
- Gondola: la cellula che racchiude tutta l’elettronica di controllo della turbina;
- Torre di sostegno: il palo che sorregge la gondola ed il rotore;
- Trasformatore: ai piedi del traliccio, una centralina trasforma l’energia elettrica prodotta dal generatore adeguandone la tensione per l’utilizzo diretto o la distribuzione in rete.
Il funzionamento delle pale eoliche è essenzialmente semplice, ma ciò che le rende davvero efficienti è la tecnologia che risiede a ridosso delle loro enormi eliche.
Il generatore eolico costituisce il cuore meccanico del palo eolico in quanto svolge due ruoli essenziali:
- Produrre energia elettrica: l’albero di trasmissione del generatore è collegato direttamente al mozzo attorno a cui ruotano le pale. Il moltiplicatore di giri sfrutta una serie di ingranaggi per portare il regime di rotazione dell’albero a circa 4.000 giri/minuti, una velocità adeguata al funzionamento dell’alternatore;
- Gestire il funzionamento della pala eolica: la produzione di corrente risulta ottimale quando la gondola è opportunamente direzionata dai sistemi di controllo. Oltre a controllare la direzione dell’intero apparato, il software di bordo garantisce la sicurezza dell’intero apparato. Quando il vento raggiunge una velocità superiore alla soglia di sicurezza, generalmente attorno agli 80 Km/h, il generatore eolico viene disattivato.
Tutte le pale eoliche funzionano secondo lo stesso principio, ma ne esistono diversi tipi. Da modelli ad utilizzo domestico di piccole dimensioni, fino ad impianti macroscopici ad altissima potenza. Scopri tutti i modelli nel prossimo paragrafo.
Le diverse tipologie di generatori eolici
In base alle caratteristiche architettoniche della pala eolica, possiamo distinguere gli aerogeneratori in 2 categorie in base all’orientamento dell’asse:
- Orizzontale: quando si parla di energia eolica, si pensa immediatamente ad una grande elica “colpita” trasversalmente dal vento. Questa immagine definisce chiaramente un generatore ad asse orizzontale. Per funzionare in maniera ottimale, la gondola si posiziona in maniera parallela alla direzione del vento attraverso un sistema di rotazione meccanica;
- Verticale: in questo caso, la velocità di rotazione del rotore non è influenzata dalla direzione, eliminando l’intera meccanica necessaria alla rotazione dell’aerogeneratore. Questa tecnologia trova numerose applicazioni anche in scala più ridotta, per esempio in campo domestico o nelle piccole realtà produttive.
Oltre al dislocamento del generatore, ciò che determina la quantità di energia prodotta è la dimensione del rotore. In commercio si trovano aerogeneratori di ogni dimensione, tra cui:
- Turbine eoliche domestiche: generalmente utilizzate per esigenze di autoconsumo, alla pari di un impianto fotovoltaico, queste pale hanno diametri di circa 3 metri. Le loro dimensioni le rendono adatte all’installazione su un tetto, in maniera particolare per i modelli ad asse verticale;
- Generatori microeolici: qui l’elica si può spingere fino a 20 metri raggiungendo potenze della portata di 100 kW. Installate su pali alti circa 30 metri, trovano spazio in piccole aziende agricole o industriali;
- Aerogeneratori medi: spesso utilizzate in parallelo per creare delle centrali eoliche a disposizione della rete elettrica, queste turbine hanno un diametro tra i 20 e i 50 metri e riescono a generare fino a 700 kW;
- Pale eoliche giganti: la recente evoluzione della tecnologia eolica ha permesso la realizzazione di generatori con rotori da oltre 50 metri capaci di ottenere potenze anche di 8 MW. Questa tipologia di macchine spesso appartiene a progetti sperimentali, ma in diverse zone si possono già trovare alcuni esemplari funzionanti.
La produzione di energia elettrica sfruttando l’azione del vento ha i suoi vantaggi e alcune pecche da tenere in considerazione, scopri di più a riguardo nel prossimo paragrafo.
Pro e contro delle turbine eoliche
L’utilizzo dell’energia eolica garantisce diversi benefici, tra cui:
- Sostenibilità: il vento è una risorsa rinnovabile ed inesauribile. La totale assenza di processi di combustione da parte delle pale eoliche rende la produzione di energia elettrica totalmente sostenibile e priva di emissioni nocive;
- Accessibilità: esistono aerogeneratori di ogni dimensione rendendo possibili installazioni sia domestiche sia industriali. Inoltre, i costi degli impianti eolici possono essere abbattuti sfruttando gli ecobonus statali;
- Bassa manutenzione: le turbine di ultima generazione riescono a lavorare per diversi anni senza alcuna manutenzione. La grande affidabilità di queste macchine rende ancora più economica la produzione di energia sostenibile.
Di contro, la turbina eolica non sempre garantisce elevate performance e non ha incontrato pareri positivi per motivi paesaggistici. Tra gli svantaggi principali troviamo:
- Efficienza incostante: se, a differenza degli impianti fotovoltaici, la produzione della corrente avviene nell’arco dell’intera giornata, il funzionamento dell’intero impianto è strettamente legato alla presenza di vento. Nello specifico, al di sotto di una velocità del vento inferiore ai 10 Km/h, le pale saranno ferme;
- Installazione costosa: l’installazione di un impianto eolico è soggetta ad ingenti spese non solo per gli interventi: il trasporto delle enormi pale richiede l’utilizzo di mezzi di trasporto specifici;
- Impatto acustico e visivo: il movimento del rotore, in particolare per i modelli di grande diametro, è molto rumoroso e costante. Generalmente gli impianti di grandi dimensioni vengono installati in zone non abitate per evitare ogni forma di disagio. Dal punto di vista ottico, l’ingombro delle pale eoliche può “rovinare” un paesaggio.
Per ridurre l’inquinamento acustico delle pale eoliche, con suoni udibili in un raggio di 100 metri per gli aerogeneratori più potenti, si stanno adottando diverse soluzioni. Tra queste la realizzazione di impianti eolici off-shore dislocati su piattaforme a 3 Km dalla costa.
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