Partenariato multilaterale Comenius:

Comparison of Renewable Energy across Europe

Gustav-Stesemann Gymnasium / Fellbach (DE) Lycee College FrancoAllemand / Buc (FR)

IIS Luigi Einaudi / Badia Polesine (IT) Dollar Academy / Dollar (UK)

Energia eolica

Ricerca di fisica: La fonte energetica rinnovabile

EOLICO

Autori: Marco Monaro & Giacomo Ghinatti

Anno scolastico 2010-2011Classe 4^ A Ambiente

L’ENERGIA EOLICA

I mulini a vento rappresentano la prima forma di utilizzazione di energia proveniente da fonti rinnovabili.

I primi europei usavano questa tecnologia per pompare acqua o muovere le macine per triturare i cereali.

Negli anni settanta, l'aumento dei costi energetici ha provocato l'interesse per le macchine che utilizzano la forza del vento. Così molte nazioni hanno aumentato i fondi per la

ricerca e lo sviluppo dell'energia eolica.

Energia cinetica Energia elettrica

Elettricità per

– Reti elettriche centralizzate

– Reti elettriche isolate

– Forniture isolate di energia

– Energia per pompaggio acqua

…ma anche…

– Supporto per reti deboli

– Rischio ridotto per fluttuazione costi energia elettrica

– Ridotte perdite per trasmissione e distribuzione

Cosa forniscono i sistemi eolici?

Impianto eolico di San Gorgino, Palm Springs, California, USA

L’energia eolica è una fonte rinnovabile e pulita. I possibili effetti indesiderati degli impianti hanno luogo

solo su scala locale e sono:

OCCUPAZIONE DEL TERRITORIO

IMPATTO VISIVO

RUMORE

EFFETTI SU FLORA E FAUNA

INTERFERENZE SULLE TELECOMUNICAZIONI ED EFFETTI ELETTROMAGNETICI

• Elevate velocità medie del vento– Minima velocità media annua di 4 m/s – La gente tende a sovrastimare il vento– La velocità del vento tende ad aumentare con l’altezza

• Buona disponibilità– Aree costiere– Creste di lunghi pendi– Passi– Grandi distese– Vallate con canalizzazione

di venti• Tipicamente più ventoso

– L’inverno rispetto all’estate– Il giorno rispetto alla notte

Disponibilità del vento

1 MW Turbine Power Curve

0

200

400

600

800

1,000

1,200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Wind speed (m/s)

Po

wer

(kW

)

Curva turbina eolica da 1 MW

Velocità del vento (m/s)

Po

ten

za (

kW)

Considerazioni progetti eolici

• Vincoli e criteri

Impatto ambientale Accettazione da parte della comunità Possibilità di connessione alla rete e di

trasmissione dell’energia• Finanziamento, tassi d’interesse,

cambi valute

• Una buona disponibilità del vento riduce drasticamente i costi di produzione di energia– Una buona analisi di disponibilità del vento è un ottimo investimento

per la fattibilità del progetto

• Fonti addizionali di reddito– Crediti per la produzione di energia da parte del Governo/Società elettriche

o certificati verdi– Vendita di titoli per la riduzione

di emissioni inquinanti

Turbina del campo eolico Le Nordais, Quebec, Canada

Esempi: Europa e Stati UnitiSistemi eolici per reti centralizzate

• Nessun problema per produzione intermittente: 17% dell’elettricità danese è prodotta da fonti eoliche senza alcuna integrazione di produzione

• Progetti rapidi (da 2 a 4 anni) che posso essere estesi per soddisfare la domanda

Campo eolico a Palm Springs, California, USA

• La terra può essere utilizzata per altri scopi come ad esempio l’agricoltura

• Persone fisiche, aziende e cooperative spesso posseggono e gestiscono turbine singole.

Impianto eolico costiero, Danimarca

Componimento turbina eolica

1. Rotore 2. Moltiplicatore 3. Freno4. Sistema di interruzione 5. Gondola6. Generatore7. Mozzo8. Fondazione 9. Dispositivo di orientamento10. Sostegno11. Sistemi di controllo, allacciamento alla rete nazionale.

Il rotore è costituito da un mozzo (7) su cui sono fissate le pale . Le pale più utilizzate sono realizzate in fibra di vetro. I rotori a due pale sono meno costosi e girano a velocità più elevate. Sono però più rumorosi e vibrano di più di quelli a tre pale. Tra i due la resa energetica è quasi equivalente.

Il sistema di interruzione è costituito da due sistemi indipendenti di arresto delle pale: un sistema di frenaggio aerodinamico e uno meccanico. Funzioni: 1) controllare la potenza dell’aerogeneratore, come freno di emergenza in caso si sovravelocità del vento; 2) completare l’arresto del rotore e come freno di stazionamento.

Il moltiplicatore di giri serve per trasformare la rotazione lenta delle pale in una rotazione più veloce in grado di far funzionare il generatore di elettricità.

Il generatore trasforma l’energia meccanica in energia elettrica. La potenza del generatore viene indicata in chilowatt (kW).

Esempio di impianto eolico

Esempio di impianto eolico

Generatori eolici ad asse verticale

Un generatore eolico ad asse verticale (VAWT - Vertical Axis Wind Turbines) è un tipo di macchina eolica contraddistinta da una ridotta quantità di parti mobili nella sua struttura, il che le conferisce un'alta resistenza alle forti raffiche di vento, e la possibilità di sfruttare qualsiasi direzione del vento senza doversi orientare continuamente. È una macchina molto versatile, adatta all'uso domestico come alla produzione centralizzata di energia elettrica nell'ordine di Gigawatt.

Generatore eolici ad asse orizzontale

Un generatore eolico ad asse orizzontale (HAWT - Horizontal Axis Wind Turbines) è formato da una torre in acciaio di altezze che si aggirano tra i 60 e i 100 metri sulla cui sommità si trova un involucro (gondola) che contiene un generatore elettrico azionato da un rotore a pale lunghe circa 20 metri (solitamente 2 o 3). Esso genera una potenza molto variabile: tipicamente 600 chilowatt che equivale al fabbisogno elettrico giornaliero di 500 famiglie.Il mulino a vento è un esempio storico di generatore ad asse orizzontale

Produttori di energia elettrica da fonte rinnovabile eolica

L'ENERGIA EOLICA IN ITALIA

Lo sfruttamento dell'Energia eolica nel nostro paese è iniziato nei primi anni novanta, ma solo dopo 5-6 anni si è raggiunto un significativo numero di impianti installati.

ALCUNI DATI SULL'ENERGIA EOLICA IN ITALIA

Dimensioni impianti: Medio - grandi

Capacità produttiva: 700 Mw corrispondenti allo 0,5 % del fabbisogno elettrico nazionale collocano l'Italia al 4° posto in Europa.

Collocazione geografica degli impianti: Prevalentemente Regioni del Sud (Campania, Puglia, Sicilia, Molise, e Sardegna ecc.)

Numero impianti installati: Circa 60 di varie potenze, da pochi a decine di migliaia di Kw

Per un mondo piu’

pulito…