Centrali eoliche

In questo appunto vengono descritte le centrali eoliche. Di seguito sono riportate tutta una serie di informazioni su cosa sia una centrale eolica, qual è il funzionamento delle turbine eoliche e quale deve essere il corretto posizionamento delle pale eoliche per poter catturare il vento per produrre energia.

Centrali eoliche

Le centrali eoliche, dette anche parchi eolici, sono aree territoriali in cui sono state concentrate diverse turbine eoliche di grandi dimensioni. Il loro scopo è quello di raccogliere la forza del vento per poi convertirla in potenza meccanica. Proprio per la loro altezza, queste grandi turbine assomigliano a dei mulini a vento.
Una centrale eolica può essere composta da centinaia di turbine eoliche distribuite su centinaia di miglia ed il terreno compreso tra una turbina e l’altra, può essere impiegato per altri scopi come l'agricoltura. Inoltre, alcune centrali eoliche sono state collocate anche in vicinanza di corpi idrici in modo tale da sfruttare i venti che soffiano attraverso laghi o oceani. Queste centrali sono costruite in aree conosciute per essere particolarmente esposte al vento perché proprio il vento è fondamentale per mettere in azione le pale delle turbine. Di conseguenza, le turbine convertono l'energia del vento in potenza meccanica che poi, a sua volta, viene trasformata dai generatori in elettricità. Quindi, quando il vento fa girare le pale di una turbina eolica, le pale fanno girare un albero che a sua volta si collega a un generatore che crea elettricità. L’utilizzo del vento è stata una importante scoperta perché la produzione di energia eolica è gratuita e soprattutto rinnovabile. Diversamente dalla maggior parte delle centrali elettriche, le centrali eoliche non emettono inquinamento o gas serra, nocivo per il nostro pianeta. D’altra parte, la creazione di centrali eoliche può costare molti soldi. Col passare del tempo, il loro costo è divenuto competitivo con altri tipi di sistemi di generazione.
Inoltre, si pensa che un giorno le persone potranno immagazzinare l'energia eolica in batterie per l'uso su richiesta, nonostante in questo momento rappresenti una fonte di energia che non può soddisfare immediatamente le richieste. Ad esempio, negli Stati Uniti l'energia eolica rappresenta già circa il 3% dell'elettricità. Gli esperti ritengono che l'energia eolica rappresenterà il 20% dell'elettricità della Nazione entro il 2030.

Funzionamento delle turbine eoliche

Nell'ambito delle centrali elettriche vediamo il funzionamento delle turbine eoliche. Le turbine eoliche funzionano secondo un principio abbastanza semplice, ovvero quello di utilizzare il vento naturale per produrre elettricità. Il vento fa girare le pale, che sono simili ad un'elica di una turbina attorno a un rotore che, a sua volta, fa girare un generatore che crea elettricità. Il vento rappresenta una forma di energia solare causata da una combinazione di tre eventi contemporanei che sono:

1. il riscaldamento dell’atmosfera da parte del sole che avviene in maniera non uniforme;
2. l’irregolarità della superficie terrestre;
3. il movimento rotazionale della terra.

I modelli e le velocità del flusso del vento cambiano in modo notevole e sono modificati da diversi elementi come i corpi idrici, vegetazione e differenze di terreno. Mentre gli esseri umani utilizzano questo flusso del vento, o energia di movimento, per molti scopi: navigare, far volare un aquilone e persino generare elettricità. Una turbina eolica trasforma l'energia eolica in elettricità utilizzando la forza aerodinamica delle pale del rotore che funzionano come le pale di un aeroplano o di un elicottero. Quando il vento fluisce attraverso la pala, la pressione dell'aria su un lato della pala si riduce. La differenza di pressione dell'aria tra i due lati della pala crea sia portanza che resistenza. Di conseguenza, la forza dell'ascensore è più forte della resistenza e questo fa girare il rotore. Il rotore si collega al generatore in modo diretto oppure tramite un albero e una serie di ingranaggi che velocizzano la rotazione. Questa traslazione della forza aerodinamica alla rotazione di un generatore crea elettricità.

Posizione delle pale eoliche

Un elemento fondamentale per il successo delle centrali eoliche è la posizione delle pale. Le condizioni che contribuiscono al successo della centrale sono: condizioni del vento, accesso alla trasmissione elettrica, accesso fisico e prezzi dell'elettricità del luogo. Più alta è la velocità del vento, più elettricità genererà la turbina eolica. Se le raffiche di vento sono forti, sono necessarie delle turbine più potenti e più costose, altrimenti può esserci il rischio di creare dei danni. Nonostante ciò, la potenza del vento è inversamente proporzionale alla velocità del vento stesso. Pertanto, le condizioni ideali di vento ideali sarebbero venti forti, ma con una bassa turbolenza.
I luoghi ideali per la creazione di centrali eoliche sono i passi di montagna. Essi hanno la capacità di convogliare il vento che viene bloccato dalle montagne attraverso un tunnel simile a un passaggio verso aree di pressione più bassa e terreni più pianeggianti. Tra i vari passi ricordiamo il Passo San Gorgonio e il Passo Altamont, che sono conosciuti per la loro capacità di risorse eoliche. Questi tipi di passi sono stati costruiti intorno al 1980 dopo una serie di importanti investimenti per lo sviluppo dell'energia eolica. Solitamente, i siti vengono scelti tenendo conto del vento e vengono convalidati con misurazioni sul posto tramite dati di torri meteorologiche a lungo termine utilizzando anemometri e banderuole. A volte tenere conto solamente dei dati meteorologici sul vento non è sufficiente per portare avanti un progetto di energia eolica, mentre è di estrema importanza la raccolta di dati specifici del luogo per la velocità e la direzione del vento in modo tale da determinare il potenziale luogo al fine di finanziare il progetto.