Pale eoliche, cosa sono e come funzionano

Pale eoliche, cosa sono e come funzionano

Novembre 27, 2019 Off Di Davide

Negli ultimi tempi si fa un gran parlare di energie rinnovabili e di ridotto impatto ambientale. Una consapevolezza che è andata inevitabilmente crescendo dopo che gli effetti del riscaldamento globale hanno cominciato a mostrarsi in maniera molto pesante, come già preannunciato da anni dai vari esperti del settore. Ecco perchè in molte zone del mondo si sta cercando di cambiare registro, preferendo fonti di energia differenti rispetto a quelle che finora sono andate per la maggiore. Le energie rinnovabili stanno ottenendo un certo riscontro, ed è sempre più frequente trovare abitazioni, strutture, luoghi pubblici dotate di pannelli solari o di altri strumenti che riescono a fornire energia a zero impatto sull’ambiente, così come appare in aumento la diffusione di macchine elettriche.

Pale eoliche, cosa sono e come funzionano

In tal senso si inseriscono le pale eoliche, il cui nome tecnico è “turbine eoliche”, presenti già da diversi decenni sui vari territori. Basti pensare che le prime turbine eoliche compaiono già alla fine del diciannovesimo secolo in Europa (precisamente in Scozia e Danimarca, ndr) ma anche a Cleveland, nell’Ohio. Nel 1896 la turbina eolica progettata da Poul la Cour riusciva già a garantire elettricità per tutto il villaggio danese di Aaskov, e nel 1908 i generatori eolici in Danimarca erano già la bellezza di 72. Tuttavia, come accennato in precedenza, è negli ultimi decenni che è davvero cresciuto l’interesse per le pale eoliche, contemporaneamente alla sempre più crescente preoccupazione per le metodologie “standard” di produzione dell’energia elettrica e per il già citato “global warming”, senza dimenticare il progressivo esaurimento dei giacimenti di combustibili fossili. Un’espansione, quella delle turbine eoliche, che è apparsa evidente soprattutto nel Vecchio Continente.

Ma cosa sono le turbine eoliche, e in cosa consiste il loro funzionamento? Si tratta di strutture elettro-meccaniche pensate e realizzate con lo scopo di trasformare l’energia cinetica del vento (l’energia eolica, appunto) in energia elettrica. Come? Ovviamente tramite le pale eoliche, che producono energia grazie alla rotazione garantita dal vento. Come tutte le strutture, anche le turbine eoliche sono composte da parti di grandissima importanza e rilevanza: in una delle strutture che vedremo successivamente abbiamo la torre, che può raggiungere la considerevole altezza di 180 metri (più è alta e meglio riuscirà a sfruttare la ventosità, ndr), e la navicella (detta anche gondola) che si trova proprio sulla cima della torre ed è in grado di girare e orientarsi nella corretta direzione in base a dove tira il vento.

Ma tutte le turbine eoliche sono uguali oppure esistono diverse tipologie? E’ questa la domanda che si deve porre chiunque decida di posizionare questo importantissimo strumento di energia rinnovabile nel proprio territorio, in modo tale che possa essere messo a servizio di una determinata comunità. Il settore delle turbine eoliche permette di scegliere tra due diverse tipologie, ovvero le turbine eoliche ad asse verticale e quelle ad asse orizzontale. Ognuna di queste due varianti ha vantaggi e svantaggi, e prima di scegliere l’una o l’altra è bene conoscerli a fondo per capire quale tipologia può fare davvero al caso nostro.

Pale eoliche orizzontali e verticali: caratteristiche, vantaggi e svantaggi

La tipologia di pala eolica più diffusa è senza dubbio quella ad asse orizzontale. Da cosa deriva questa denominazione? Il termine orizzontale sta ad indicare l’asse di rotazione della turbina eolica, che è appunto orizzontale o parallelo al terreno. Le turbine ad asse orizzontale sono quasi sempre presenti nel settore del “grande eolico”, mentre nel piccolo eolico e nelle applicazioni residenziali trovano spazio anche le turbine ad asse verticale. La differenza di base tra queste due tipologie risiede nell’orientamento. Nelle pale eoliche ad asse orizzontale, infatti, bisogna orientare la struttura parallelamente alla direzione di provenienza del vento; un passaggio che invece non è previsto nelle pale eoliche ad asse verticale, dato che l’orientamento è indipendente dalla direzione di provenienza del vento.

In precedenza abbiamo citato la torre e la navicella: sono proprio questi due i componenti principali della turbina eolica ad asse orizzontale. All’interno della navicella/gondola che si trova sulla sommità della torre è presente un generatore elettrico che viene azionato da un rotore a pale, quest’ultime di una lunghezza compresa tra i 20 e i 60 metri. Anche i rotori sono caratterizzati da diverse tipologie: se il budget non consente grossi investimenti si può optare per la monopala, che tuttavia risultano troppo sbilanciate e poco efficienti (non a caso sono scarsamente diffuse). Le migliori alternative sono la bipala e la tripala, la prima con prestazioni intermedie e prezzo non eccessivo mentre la seconda affidabile e silenziosa ma anche molto costosa.

Ma quali sono i vantaggi della turbina eolica ad asse orizzontale? Questa tipologia riesce a trasformare una grande quantità di energia a patto però che le condizioni ventose siano adeguate. L’asse orizzontale, infatti, presenta una maggiore pesantezza rispetto al verticale, ed è per questo che la struttura si arresta se la velocità del vento arriva a 20-25 m/s: la sicurezza non è mai troppa. Proprio perchè sussistono dei requisiti sia dal punto di vista statico che dinamico non è possibile andare a realizzare delle turbine eoliche con torri più alte di 180 metri e con diametri di 100 metri o addirittura superiori. Inoltre, va tenuto conto che un’eccessiva grandezza della turbina eolica comporta anche un problema non da poco a livello paesaggistico, oltre ovviamente ad una spesa decisamente più alta.

La turbina eolica ad asse verticale ha invece molte meno componenti della turbina ad asse orizzontale, ed è per questo che riesce a resistere egregiamente anche alle raffiche di vento molto forti. Inoltre, come accennato in precedenza, questa tipologia di turbina eolica riesce a sfruttare tutte le direzioni del vento senza la necessità di procedere continuamente all’orientamento. Le pale eoliche verticali sono molto più versatili e decisamente meno ingombranti, ed è per questi motivi che sono largamente utilizzate in piccoli progetti eolici, fino ad arrivare ad applicazioni residenziali o addirittura domestiche. Quando vengono scelte le turbine eoliche ad asse verticale? Ad esempio in quelle zone dove il vento soffia in maniera molto variegata, e non sono rare folate molto tumultuose. Inoltre, le pale eoliche verticali rappresentano un’ottima alternativa nel caso si debba fare i conti con ordinanze pubbliche che vietano la collocazione di turbine troppo elevate.