Un impianto eolico è un sistema che sfrutta l’energia del vento per generare energia elettrica. Questo tipo di impianto utilizza turbine eoliche, che sono grandi strutture con pale che ruotano quando il vento soffia. La rotazione delle pale aziona un generatore che converte l’energia cinetica del vento in energia elettrica.
Gli impianti eolici possono essere installati sia a terra (onshore) che in mare (offshore). Quelli offshore sono spesso più efficienti perché il vento è generalmente più forte e costante in mare aperto. L’energia eolica è una fonte di energia rinnovabile e sostenibile, che contribuisce a ridurre le emissioni di gas serra e la dipendenza dai combustibili fossili.
Le pale eoliche domestiche rappresentano una piccola grande rivoluzione. Molti italiani hanno cominciato ad adottarle nelle proprie abitazioni per sfruttare la potenza del vento e generare energia elettrica. Ma come funzionano le pale eoliche domestiche e quali sono vantaggi e costi? Ne parliamo in questa introduzione completa, dove spiegheremo cosa si intende per eolico domestico verticale e orizzontale.
Pale eoliche: cos’è e come funziona l’energia eolica?
Prima di parlare dei generatori eolici domestici, è bene spiegare brevemente come è possibile trasformare l’energia del vento in elettricità.
Quando ci si domanda che cos’è l’efficienza energetica e come migliorarla all’interno di un’abitazione, si può prendere in considerazione anche l’energia eolica, o più nello specifico il mini eolico domestico. Questa rappresenta una delle più sfruttate fonti di energia alternativa e pulita a livello delle abitazioni, insieme al fotovoltaico (che in Italia come altrove è più diffuso). Seconda solo all’energia derivata dalla luce del sole, l’energia eolica è quella prodotta dal vento, ossia l’energia cinetica del movimento di una massa d’aria. Grazie ad un impianto composto da pale eoliche e generatori, ha bisogno di uno spazio relativamente ridotto per essere utilizzata: per questo nel caso dell’edilizia residenziale si parla per l’appunto di mini turbine eoliche.
È una fonte di energia tra le più stabili durante l’anno, ma può avere delle oscillazioni nel corso del tempo (su base giornaliera, oraria o stagionale) dovute alla variabilità della presenza del vento. Di solito è sfruttata per fornire fino al 20% della domanda totale di energia elettrica. Se la produzione è superiore, è necessario dotarsi di un sistema di stoccaggio e di accumulo.
Vediamo ora quali sono le alternative concrete da considerare per il proprio impianto eolico domestico: di che tipo potrebbero essere le pale eoliche da giardino per la tua casa?
Pale eoliche verticali e orizzontali: un’alternativa da considerare
Solitamente le pale eoliche più diffuse sono quelle orizzontali, ma esiste anche la variante verticale. La turbina verticale eolica, detta anche VAWT (cioè, in inglese, “vertical-axis wind turbines”) è un tipo di turbina eolica nella quale il motore principale è posto in maniera trasversale al vento, mentre i componenti sono posizionati alla base della turbina stessa. Questo tipo di assetto permette al generatore di essere posizionato vicino al terreno, con conseguenti vantaggi in termini di accessibilità per riparazioni e manutenzione. Sono adatte anche per chi ha poco spazio, e rappresentano un modo meno diffuso ma comunque efficace per sfruttare l’energia.
Pale eoliche verticali: vantaggi e svantaggi
Le pale eoliche verticali presentano numerosi vantaggi rispetto alle “sorelle” orizzontali (cioè le HAWT, “horizontal-axis wind turbines”).
In primis, non è necessario sistemare la pala rispetto al vento: il funzionamento è costante al di là della direzione del vento e viene attivato anche a basse velocità. Da considerare, inoltre, è il fatto che le turbine verticali sono di solito più efficaci con venti turbolenti e a raffiche e hanno bisogno di una minore e più semplice manutenzione.
Il motore e il generatore sono posti alla base della turbina, il che consente un rapido accesso ai componenti essenziali, più complicati nelle pale orizzontali. Le pale verticali sono inoltre integrabili con quelle orizzontali, per un supplemento di energia in entrata.
Un impianto di pale eoliche verticali può durare tranquillamente una ventina d’anni e, oltre a essere compatto e di poco ingombro, è anche molto silenzioso.
Tra gli svantaggi delle pale eoliche verticali, invece, si potrebbe presentare uno stallo dinamico nel caso di cambio repentino di angolazione del vento. Questo può comportare un rendimento energetico inferiore. Definiti i vantaggi e gli svantaggi delle pale eoliche verticali, è comunque evidente come queste siano la soluzione ideale per abitazioni in città o condomini, e in generale per un mini impianto eolico cittadino.
Pale eoliche orizzontali: vantaggi e svantaggi
Parlando in generale di energia eolica, le classiche pale eoliche orizzontali sono le più comuni e hanno un grande vantaggio: possono arrivare a produrre moltissima energia elettrica, a patto però che la direzione del vento sia congrua. Solitamente questo tipo di aerogeneratore è formato da 3 pale minieoliche poste in alto, in genere posizionate su una struttura. Sicuramente questo è il generatore eolico per eccellenza, pur non essendo nella maggior parte dei casi il più adatto per il mini eolico domestico.
Mini eolico: come funziona un sistema di pale eoliche domestiche?
Come funzionano le pale eoliche? E come si adattano in un impianto eolico domestico? Gli impianti eolici domestici sono formati da alcuni componenti principali:
un aerogeneratore formato da turbine eoliche
un contatore
un inverter
una batteria di accumulo.
La generazione dell’energia elettrica e la sua immissione nell’unità domestica è elementare. L’energia cinetica della massa d’aria (il vento, appunto) muove le pale eoliche. Questa energia cinetica viene convertita in energia elettrica dal generatore eolico. La tensione dell’energia elettrica può variare in base all’intensità e alla direzione del vento.
Al di là del tipo di impianto, le pale eoliche cominciano a muoversi solo quando il vento raggiunge la velocità minima di avvio, detta tecnicamente “cut-in wind speed”. Questa velocità dipende dal tipo di generatore: è di solito più bassa nelle pale eoliche verticali. Le soglie di cut-in sono variabili in funzione della taglia del generatore eolico: di solito per l’avvio di aerogeneratori di piccolissima taglia sono sufficienti velocità del vento molto basse, anche soltanto di 2-3 metri al secondo.
L’energia elettrica viene quindi indirizzata verso l’abitazione. A questo punto l’inverter trasforma la corrente continua in corrente alternata a 220 Volt, che è il tipo di corrente che utilizziamo abitualmente in casa. L’inverter è fondamentale anche nel caso in cui il surplus energetico venga immesso in rete.
La batteria di accumulo immagazzina l’energia elettrica per essere usata in un secondo momento, ma va detto che il sistema di accumulo non è obbligatorio: si tratta di una miglioria che permette di sfruttare al meglio un impianto eolico domestico, per utilizzare l’energia rinnovabile nei momenti di picco di richiesta.