Eolico offshore e onshore: un’analisi comparata - Energyup

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Eolico offshore e onshore: un’analisi comparata

Vantaggi e svantaggi delle due soluzioni a confronto. Le wind farm costruite lontano dalla costa possono sfruttare correnti più forti di quelle che si registrano sulla terraferma, producendo un quantitativo maggiore di elettricità. Il caso della Danimarca, che ha in programma la costruzione del parco eolico più grande d’Europa

02 Lug 2020

Cecilia Bottoni

dott.ssa in scienze politiche

L’UE è stata uno dei primi promotori delle energie rinnovabili e si impegna a diventarne il leader globale: l’energia eolica ha svolto un ruolo importante alla base di questo successo e sarà la chiave per raggiungere gli obiettivi in agenda per il 2030, in materia di energie rinnovabili e di decarbonizzazione. Il vento è una fonte di energia pulita e non si esaurirà mai. I continui miglioramenti nella produzione e nella progettazione delle turbine hanno ridotto i costi dell’energia eolica e confermato la sua posizione di motore chiave della transizione verso un’energia più pulita. Inoltre, il settore eolico contribuisce in modo significativo all’economia europea in termini di promozione della crescita e creazione di posti di lavoro, sostenibili e a lungo termine.

Nel 2017 il settore ha fornito 356.700 posti di lavoro a tempo pieno, nell’UE, su una stima di 1,45 milioni di persone che lavorano nel settore delle energie rinnovabili nel suo complesso.

Eolico onshore e offshore

Le diverse turbine eoliche sono tipicamente configurate in parchi, in grado di coprire diversi chilometri quadrati di terra o di mare per sfruttare la presenza del vento sia onshore che offshore. L’onshore vede prevalentemente la sua progettazione e installazione su zone terrene all’aperto, rilievi collinari, zone montuose. Molto diffusa, racchiude impianti posizionati su località distanti circa 3 km dalla costa più vicina. Le potenze prodotte arrivano fino ai 20 MW.

La produzione di turbine offshore in Europa

L’offshore viene posta sull’area marina nei pressi di zone costiere. Queste installazioni sono realizzate tramite turbine eoliche multiple flottanti, montate su di una piattaforma galleggiante e vengono utilizzate per la dissalazione dell’acqua marina, la produzione di energia elettrica per immissione, la produzione di vettori energetici quali metanolo e idrogeno. Le turbine possono essere installate anche in siti marini a elevata profondità, in mare aperto e ad ampio sfruttamento dei venti costieri. L’Europa ha collegato 3.623 MW di capacità energetica eolica offshore netta nel 2019, stabilendo un record per questa annualità. Ha aggiunto 3.627 MW di nuova capacità (lorda). Regno Unito (1.764 MW), Germania (1.111 MW), Danimarca (374 MW), Belgio (370 MW) e Portogallo (8 MW) sono le nazioni che hanno maggiormente contribuito nell’apporto di nuova energia alla griglia europea.  I Paesi Bassi non hanno ancora collegato alcuna turbina offshore alla rete ma hanno avviato la costruzione delle prime installazioni nei siti Borssele 3&4, il cui inizio attività è previsto nel 2020. La Spagna ha testato la prima piattaforma galleggiante a più turbine negli impianti di dimostrazione PLOCAN nelle Isole Canarie.

In totale, a fine 2019, in Europa, si è raggiunta la capacità eolica cumulativa (offshore) di 22.072 MW. Compresi i siti con parziale collegamento alla rete, ora ci sono 110 parchi eolici offshore in 12 paesi europei.

Differenze fra onshore e offshore

I due tipi di installazione differiscono sotto molteplici aspetti. Rispetto ai grandi impianti costruiti lontano dalle coste, l’eolico onshore è molto meno costoso: le economie locali possono sfruttare questo vantaggio, avendo così la possibilità di sfruttare direttamente l’energia prodotta nella loro zona, aumentandone l’autonomia energetica. Inoltre, un impianto eolico onshore si può installare in breve tempo a differenza di altre infrastrutture adibite alla produzione di energia come le centrali nucleari, che richiedono anni per diventare operative e funzionanti.

Un altro fattore incentivante è la minor distanza fisica tra la turbina stessa e il consumatore, la quale permette di disperdere un quantitativo minore di elettricità attraverso la rete impiegata per la distribuzione dell’energia prodotta. D’altra parte, le turbine eoliche presenti sulla terraferma devono costantemente fare i conti con la morfologia del territorio in cui sono presenti: se vi sono colline o promontori questi possono bloccare o diminuire la forza delle correnti aeree. Un altro fattore limitante è costituito dal fatto che le turbine vengono impostate per operare a una specifica velocità, ciò potrebbe diminuire la loro efficienza a causa dell’intensità e della direzione delle correnti aeree spesso imprevedibili. In ultimo, l’opinione pubblica potrebbe non essere d’accordo in quanto si ritiene che un impianto onshore possa produrre inquinamento acustico, rovini l’estetica paesaggistica e le pale delle turbine possano rappresentare un pericolo per la fauna volatile.

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Nonostante l’eolico terrestre sia vantaggioso sotto molteplici aspetti, l’eolico offshore viene ritenuto più efficiente. Le wind farm costruite lontano dalla costa possono sfruttare correnti più forti di quelle che si registrano sulla terraferma, producendo un quantitativo maggiore di elettricità. Inoltre, viene richiesto un numero inferiore di turbine per produrre il medesimo ammontare di energia elettrica. Essendo lontani, i parci offshore non hanno un minor impatto visivo e non compromettono lo svolgimento di attività legate al territorio, come la pastorizia o l’agricoltura. In quanto non dipendente dalla morfologia del territorio in cui è presente, ciascun impianto eolico offshore può essere costituito da molte più turbine rispetto al suo corrispondente. Ciò si traduce in più energia prodotta in modo ecosostenibile. Maggiore efficienza si traduce anche nel fatto che, essendo costruito in mare, non vi sono ostacoli e impedimenti fisici legati al territorio circostante che potrebbero bloccare e condizionare il flusso delle correnti aeree.

Anche in questo caso è doveroso segnalare le principali criticità, che sono rappresentate in primo luogo dalla tecnologia che permette di collegare le piattaforme offshore alla costa per il trasferimento dell’elettricità prodotta: a differenza dell’offshore, in questo caso la realizzazione risulta essere piuttosto costosa e, a volte, non di semplice finalizzazione. Le operazioni di manutenzione poi possono intensificarsi a causa delle onde, le correnti marine e la forza maggiore dei venti oceanici e, di conseguenza, aumentano i costi di gestione delle varie piattaforme. Essendo lontano dalla terraferma, le turbine eoliche offshore sono più difficili da raggiungere e quindi anche risolvere i problemi che possono presentarsi diventa pertanto più complicato, con tempi di attesa più lunghi. Da come si evince da questa semplice comparazione, i grandi parchi offshore sono più efficienti per la produzione di maggiori quantità di energia green ma d’altra parte non portano significativi vantaggi energetici alle economie locali, limitandone lo sviluppo in termini di sfruttamento di fonti di energia rinnovabile.

Eolico offshore: il caso della Danimarca

Non si può parlare di energia eolica senza citare la Danimarca. Il caso è esemplare: oltre ad avere in programma la costruzione del parco eolico onshore più grande d’Europa, si appresta a dar vita a due isole energetiche che fungeranno da base per un altro parco offshore da record. La Danimarca ha dato vita a una energy policy davvero ambiziosa: per l’anno 2020, il governo ha fissato l’obiettivo di ridurre le emissioni di gas serra del 40% e del 70% nel 2030, rispetto al 1990. Per quanto riguarda la costruzione di turbine eoliche, queste sono state supportate dai diversi governi in numerosi modi, tra cui sussidi statali, tariffe incentivanti, ordini alle società elettriche per la costruzione di un numero specifico di turbine eoliche (prima della creazione del mercato liberalizzato dell’elettricità), gare d’appalto per parchi eolici offshore (comprendente un elemento di sovvenzione versato dai consumatori di energia elettrica) e alle municipalità rimane il compito di assegnare aree idonee per i parchi onshore. Oggi, circa il 28% dell’elettricità in Danimarca è prodotta dall’eolico e, come conseguenza dell’accordo sull’energia, questa quota salirà al 50% nel 2020. L’accordo sull’energia comprende circa 1.500 MW di nuova capacità eolica da istituire mediante gare d’appalto per impianti offshore, nuovi strumenti di pianificazione per le turbine eoliche onshore e un nuovo regime di sovvenzioni per le turbine eoliche offshore nelle aree costiere. Inoltre, alcune vecchie turbine eoliche saranno sostituite da nuove e più grandi.

Per quanto riguarda l’offshore, la Danimarca ha confermato i piani per la costruzione di due “isole energetiche” la cui popolazione è costituita da turbine eoliche che aggiungerebbero 4 GW alla sua capacità di energia rinnovabile entro il 2030: una è una struttura artificiale nel Mare del Nord e l’altra l’isola naturale di Bornholm nel Baltico. Il sito del Mare del Nord avrà il potenziale per crescere e per ospitare 10 GW di capacità eolica, mentre l’energia generata sulle isole potrebbe essere utilizzata per produrre idrogeno verde per alimentare l’industria pesante o i trasporti. Il piano del governo danese, che fa sempre riferimento alle mire ambiziose delle misure sul clima, si basa su proposte presentate dal gigante eolico offshore Ørsted nel 2019. Il gruppo danese ha svelato i piani per un hub eolico offshore da 5 GW che collega Danimarca, Polonia, Svezia e Germania, sostenendo la produzione su larga scala di idrogeno verde e creando “la prima isola energetica del mondo” a Bornholm. L’iniziativa sulle isole energetiche necessita ancora dell’approvazione del parlamento danese. Ulteriori sviluppi potrebbero condurre verso la possibilità di collegare le nuove costruzioni a sistemi energetici limitrofi, per facilitare l’esportazione di energia verde.

Danimarca pioniera dell’eolico fin dagli anni ‘70

Per quanto riguarda l’onshore, la Danimarca è stata pioniera nello sviluppo dell’energia eolica e ha installato turbine eoliche a terra fin dagli anni ’70. Le turbine eoliche da allora sono cresciute in numero, dimensioni e capacità. Nel caso danese, chi ne decide la costruzione sono le singole municipalità: è prevista la costruzione di ulteriori 500 MW di capacità netta di parchi eolici terrestri fino al 2020. I 500 MW di capacità netta aggiuntiva sono il risultato previsto della demolizione di 1.300 MW di capacità da turbine eoliche obsolete, combinata con la costruzione simultanea di 1.800 MW di capacità delle moderne turbine eoliche, un processo noto anche come repowering. Inoltre, verranno costruiti 6 parchi eolici nearshore, con una capacità totale fino a 450 MW, e 50 MW di parchi eolici offshore sperimentali. Il nearshore si differenzia dal tradizionale offshore per essere abbastanza vicino alla costa da avere il trasformatore a terra, diminuendone così i costi. Il progetto del parco eolico onshore più vasto in Danimarca è quello iniziato da Siemens Gamesa: le 18 turbine onshore avranno una capacità totale di 77 MW e una produzione di elettricità equivalente al consumo medio annuo di circa 65.000 famiglie. Tre turbine eoliche Siemens Gamesa da 5 MW, uniche nel loro genere, saranno installate sull’isola di Thyholm, in Danimarca, nell’ambito di un progetto che sarà gestito senza sovvenzioni statali. Il 19 dicembre scorso, la società ha annunciato di aver stipulato un contratto con Torp Vind I / S per la consegna di tre modelli SG 5.0-132 per il parco eolico Torp Vindmoellepark da 15 MW, nel comune danese di Struer. Le turbine sostituiranno tre vecchie turbine eoliche Bonus, ciascuna con una capacità di 1 MW, installate nel 1999. L’installazione di Torp Vindmoellepark inizierà alla fine dell’estate del 2020 e l’energia prodotta dal progetto di repowering verrà destinata alla rete. Oltre alla consegna e all’installazione delle turbine eoliche, Siemens Gamesa ha anche firmato per un contratto di assistenza a lungo termine e si occuperà dell’assistenza e della manutenzione del parco eolico per i prossimi 25 anni.

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