Fonti Pulite

Energia eolica, come funziona e quali sono i benefici

Benefici, vantaggi e criticità dell’eolico, una tecnologia chiave per il raggiungimento degli obiettivi di decarbonizzazione del settore elettrico

25 Ago 2020

Gianluigi Torchiani

L’energia eolica è ritenuta in maniera unanime come una delle fonti rinnovabili più importanti e con più prospettiva. Ma come funziona esattamente questa tecnologia? Che cosa la differenzia dalle altre fonti come il fotovoltaico e la geotermia? Quali sono le prospettive di sviluppo? Andiamo con ordine, partendo come sempre da una definizione di massima che aiuti a circoscrivere esattamente il campo di applicazione.

Che cos’è l’energia eolica

Quando parliamo di eolico e di energia eolica, ci si riferisce al processo di generazione di elettricità a partire dal vento o dai flussi d’aria che si verificano naturalmente nell’atmosfera terrestre. Vero è che da secoli l’umanità sfrutta la sforza del vento – in particolare grazie ai mulini – per semplificare tutta una serie di lavori (come ad esempio macinare il grano, pompare l’acqua, ecc). Ma in tutti questi casi il vento è capace di generare soltanto energia meccanica e non elettrica: soltanto a partire dalla fine dell’Ottocento, con l’invenzione dei generatori elettrici, si è provato a realizzare le prime vere turbine eoliche. Che in realtà, hanno iniziato a diffondersi – prima negli Usa e poi nei Paesi nordici – soltanto negli anni ottanta del secolo scorso. Per poi trovare crescente applicazione dal 2000 in poi, in concomitanza con l’introduzione dei meccanismi di incentivazione legati ai programmi di decarbonizzazione promossi dall’Unione europea. In buona sostanza, le moderne turbine eoliche sono oggi utilizzate per catturare l’energia cinetica dal vento e generare così elettricità da reimpiegare per tutti gli usi finali (domestici, industriali, ecc).

La tecnologia alla base dell’eolico

Più nel dettaglio, il funzionamento di una turbina eolica è piuttosto lineare: quando il vento soffia in prossimità di un impianto eolico, le sue pale catturano l’energia cinetica del vento e ruotando, trasformandola così in energia meccanica. Questo processo è in grado di azionare un generatore, che a sua volta ha il delicato compito di trasformare l’energia meccanica in energia elettrica, pronta per essere immessa nelle reti di trasmissione. Può inoltre essere presente un sistema di accumulo per rendere controllabile la potenza erogata, indipendentemente dalle variazioni di velocità del vento. Gli impianti eolici sono poi ormai sempre dotati di appositi software di monitoraggio e di controllo, che sono capaci di agire su alcune variabili meccaniche della turbina ed elettriche del generatore per garantirne il funzionamento sicuro ed efficiente nel corso del tempo. Una tipica turbina moderna inizia a generare elettricità quando la velocità del vento raggiunge i 6-10 kmh. Al contrario, le turbine si spegneranno se il vento soffia troppo forte (circa 88 kmh) per evitare danni alle apparecchiature. La quantità di energia che può essere raccolta dal vento dipende dalle dimensioni della turbina e dalla lunghezza delle sue pale.

La capacità delle turbine eoliche è aumentata nel tempo. Nel 1985, agli esordi di questa tecnologia, le turbine tipiche in commercio avevano una capacità nominale di 0,05 (MW) e un diametro del rotore di 15 metri. I nuovi progetti di energia eolica odierni hanno una capacità media delle turbine è di circa 3 MW a terra e di 7 MW in mare aperto, ma ormai si è arrivati anche a impianti con turbine vicine a 10 MW, con una tendenza ulteriore all’aumento.

mini eolico

Le diverse tipologie di eolico

In realtà a voler essere più precisi, la differenza di taglia delle turbine è legata a tre diverse tipologie di energia eolica, sviluppate in contesti altrettanto differenti

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1) Eolico terrestre industriale: si tratta dell’applicazione classica dell’eolico. In questo caso parliamo di turbine eoliche di dimensioni comprese tra 100 kilowatt e diversi megawatt, costruite in siti terrestri caratterizzati da un’adeguata ventosità. In questo caso l’elettricità viene fornita alla rete elettrica e distribuita all’utente finale dalle società elettriche o dai gestori dei sistemi di alimentazione.
2) Eolico offshore: in questo caso le turbine eoliche vengono installate in mare aperto e collegate alla rete attraverso dei cavi sottomarini. Le turbine eoliche offshore sono più grandi delle turbine terrestri e possono generare più elettricità, proprio per la possibilità di sfruttare la maggiore ventosità in mare aperto e la sostanziale assenza di vincoli paesaggistici.
3) Micro eolico: in questo caso ci si riferisce a singole piccole turbine eoliche, di potenza inferiore ai 100 kW, che di norma vengono utilizzate per alimentare direttamente una casa, un’azienda agricola o una piccola impresa, senza essere direttamente collegate alla rete.

Un altro punto importante quando si parla di energia eolica, è che spesso un certo numero di turbine sono costruite vicine tra loro, dando vita a un parco eolico, che funziona come una vera e propria centrale elettrica unitaria, con un monitoraggio unitario del funzionamento delle diverse turbine e una gestione unica della trasmissione dell’energia alla Rete.

Vantaggi e benefici

Ma perché negli ultimi vent’anni il Pianeta ha iniziato a investire in maniera importante sull’energia eolica? La ragione principale è di natura ambientale: le fonti fossili (gas, petrolio, carbone) tradizionalmente utilizzate per la generazione elettrica hanno un impatto elevato in termini di inquinamento e di emissioni, tanto da essere considerate come le principali responsabili del climate change. L’energia eolica – nonostante alcuni rischi di natura paesaggistica e legati alla protezione dell’avifauna – è invece totalmente pulita, non produce né emissioni dannose per la salute, né gas serra (fatta eccezione ovviamente per l’energia impiegata nella costruzione degli aerogeneratori stessi) ed è inesauribile. Dunque l’eolico può assicurare un importante contributo alla diminuzione delle emissioni di CO2 in atmosfera e questo basta a spiegare il perché – alla pari di altre fonti pulite come fotovoltaico e biomasse – negli ultimi anni si sia assistito a una grande diffusione di questa tecnologia. Inoltre, l’energia eolica può rappresentare un’arma importante dal punto di vista dell’autonomia energetica: le risorse fossili sono infatti concentrate in maniera estremamente diseguale nel globo, facendo sì che alcuni Paesi si trovino estremamente dipendenti da altri per la fornitura di materie prime energetiche. Al contrario il vento, così come altre fonti rinnovabili, è una risorsa disponibile praticamente in ogni parte del mondo, dunque non è soggetta a rischi geopolitici né tantomeno comporta costi di approvvigionamento e trasporto.

Le criticità dell’energia eolica

Eppure, nonostante questi benefici, la costruzione degli impianti eolici non è priva di difficoltà, ma si scontra spesso con l’opposizione delle comunità locali e con alcune frange dell’ambientalismo. In particolare, esistono dei rischi per l’avifauna connessi all’energia eolica. In particolare il WWF distingue tra rischio :
1) diretto, dovuto all’alterazione e distruzione di tipi di habitat, erosione del suolo (impianto e infrastrutture di servizio), collisione degli animali con parti dell’impianto, in particolare il rotore;
2) indiretto, dovuto all’alterazione dell’uso del suolo, alla frammentazione, all’aumento del disturbo antropico con conseguente alterazione di popolazioni selvatiche.
Un’altra grande critica rivolta all’eolico è relativa all’impatto sul paesaggio: la collocazione di grandi parchi eolici è infatti ritenuta spesso lesiva di questo bene, che è espressamente tutelato dalla costituzione italiana.
In questi anni comunque la progettazione di impianti eolici ha fatto passi in avanti su questo punto, grazie all’introduzione di appositi protocolli, che hanno permesso di contenere rischi e criticità relativamente ad aspetti come: alterazione del campo sonoro ed impatto acustico, interferenze sulle telecomunicazioni;  impatto visivo e paesaggistico, forma delle torri eoliche, manutenzione dell’impianto; dismissioni e ripristino.

Il mercato dell’energia eolica

Ma quali sono i numeri dell’eolico a livello mondiale? La capacità totale di energia eolica a livello globale è nel 2019 era di oltre 651 GW, con un aumento del 10% rispetto al 2018. La Cina e gli Stati Uniti sono i più grandi mercati eolici onshore del mondo, rappresentando insieme oltre il 60% della nuova capacità nel 2019. L’Europa ha installato 15,4 GW di nuova potenza eolica nel 2019 di cui 11,8 GW onshore e i restanti 3,6 GW offshore. Complessivamente il Vecchio Continente può contare su 205 GW di potenza eolica installata. Il 2019 non è stato un anno particolarmente favorevole per l’eolico italiano, che ha potuto contare su 450nuovi MW di solo eolico onshore, per un totale di 10,5 GW installati (nessuno dei quali offshore). Il bicchiere è mezzo pieno o mezzo vuoto? Concentrandoci soltanto sui numeri del 2018, è possibile affermare come i circa 10 GW di installato (per complessivi 6.909 aerogeneratori di varia taglia) abbiano consentito di produrre un quantitativo di energia pulita pari a 17,32TWh, con un risparmio di circa 20 milioni di barili di petrolio e oltre 10 milioni di tonnellate di emissioni risparmiate di CO2. Le potenzialità dell’eolico italiano sono però superiori: secondo uno studio ANEV ci sarebbero ulteriori 8,4 GW di potenziale eolico installabile entro il 2030, cui corrisponderebbe una produzione annuale di energia elettrica pari a 40,1 TWh, pari a circa il 10% del consumo elettrico lordo e benefici sull’occupazione. Questa indicazione è stata sostanzialmente recepita dal PNIEC italiano che, come noto, punta a favorire una forte penetrazione di tecnologie di produzione elettrica rinnovabile, principalmente fotovoltaico ed eolico, permettendo al settore di coprire il 55,0% dei consumi finali elettrici lordi con energia rinnovabile, contro il 34,1% del 2017. In particolare secondo il piano governativo l’energia eolica nazionale dovrebbe arrivare a una capacità di 19.300 MW al 2030, di cui 900 offshore , con una produzione annua prevista 41,5 TWh.

L’incentivazione per l’eolico

Per raggiungere gli attuali 10 GW di capacità e arrivare agli obiettivi indicati dal PNIEC, l’energia eolica italiana ha avuto e avrà bisogno di incentivi. In effetti, nonostante i progressi tecnologici, il costo dell’energia prodotto da un impianto eolico è ancora superiore a quello che si potrebbe acquistare dalla rete elettrica. L’eolico, insomma, non ha ancora raggiunto quella condizione di grid parity che permetterebbe l’avvio di progetti anche in assenza di incentivi, che servono dunque a convincere imprenditori e finanziatori a investire in tal senso. Complessivamente, al 31/12/2019, il GSE stima che ogni anno l’incentivazione agli impianti eolici attualmente in funzione costi agli italiani, tramite le bollette elettriche, circa 1,35 miliardi di euro l’anno, in buona parte derivanti dal meccanismo dei Certificati verdi, attualmente non più in funzione. In vista del raggiungimento degli obiettivi europei al 2030, nell’agosto 2029 è stato varato il decreto FER 1, che – tramite un complesso meccanismo di aste e registri – sostiene anche la costruzione di impianti eolici.

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Gianluigi Torchiani

Giornalista classe 1981, scrive abitualmente di tecnologia ed energia. Editor Gruppo Digital360

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