Si stima che nel vento esista un
potenziale energetico pari a centinaia di volte l’intero fabbisogno energetico
umano.
L’utilizzo dei mulini a vento ci
ha permesso sin ora di sfruttare solo una piccolissima parte di questa energia,
quella che è presente nella fascia compresa fra i 20 e i 150 metri di altezza.
Lo sviluppo dell’eolico in quota,
dove si colloca la gran parte dell’energia eolica, appare in grave ritardo
tanto che ad oggi non vi sono ancora sistemi operativi.
L’importanza di questa risorsa,
che può diventare in breve una delle
fonti principali di energia, appare ignorata dalla Comunità Europea che ne nega
aprioristicamente la possibile esistenza ignorandola nei bandi di ricerca per
le energie rinnovabili.
Per una migliore e più approfondita conoscenza del settore elenchiamo: i riferimenti storici, le ultime innovazioni, i principali progetti e le problematiche per lo sviluppo dell’eolico in quota.
L’ ala rotante
Nel 1930 sono stati effettuate le prime prove di volo di un sistema ad ali rotanti della Telefunken appositamente studiato per produrre energia elettrica sfruttando il vento in quota.
Raggiunti i 700 metri di altezza il tentativo fallì per l’accumulo di cariche elettrostatiche sul cavo elettrico di interconnessione.
Un’innovativa quanto semplice modalità di trasmissione meccanica dell’energia generata in quota con l’utilizzo delle nuove tipologie di cavi in fibra come illustrato qui di seguito nel progetto Heli wind power permette di superare gli ostacoli allora incontrati.
I profili leggeri
Pilotare un kite in veloci evoluzioni permette di catturare l’energia del vento da un’area ben più ampia della dimensione del kite stesso. Questa tecnica è usata dai surfisti e con sistemi automatici dalle grandi navi del progetto Sky sails e in molti progetti di ricerca per la generazione eolica.
Per semplificare i sistemi di controllo del volo ed evitare la movimentazione di lunghi cavi il progetto rotokite si basa sull’autorotazione di profili aerodinamici leggeri sul proprio asse.
Un sistema così semplice per cui si possono immaginare in paesi del terzo mondo piccoli generatori anche autocostruiti con pezzi di recupero automobilistico e kites rotanti venduti per poche decine di euro.
| I più importanti progetti |
|
SkySails
Il progetto SAIL POWER, che rende possibile la trazione di navi grazie ad una vela in quota, rappresenta il più alto grado di industrializzazione raggiunta negli studi che riguardano le applicazioni del KITE come possibile mezzo per produrre energia. Sul sito http://www.skysails.info è
presente un'ampia documentazione del progetto e sono visibili i
filmati delle applicazioni realizzate che dimostrano al di là di ogni dubbio il
grande interesse che può avere approfondire la ricerca sulla possibilità di
sfruttare i venti in quota. L’estrema manovrabilità dei kites e il loro profilo, con caratteristiche sempre più simili a quelli di un'ala di aereo permettono una veloce movimentazione ed una conseguente captazione di energia non legata alla dimensione dell’aquilone ma all’area in cui compie le sue evoluzioni. Kite Wind Generator
Utilizzando lo stesso principio di movimentazione dei kites
sono stati sviluppati diversi progetti che generano energia per trazione
come quello della Delft University, oppure
come il progetto della Kite Gen per grandissime potenze illustrato
nell’immagine a fianco. RotoKite
Il Rotokite è un progetto innovativo
sviluppato da un gruppo di ingegneri torinesi promotori di
questo sito. Il rotokite
utilizza profili
aerodinamici simili a quelli dei kites ma anziché pilotarli questi
sono posti in rotazione sul proprio asse per emulare le prestazioni di una
grande elica che opera in quota. Il ricorso
al principio di rotazione semplifica radicalmente la difficile problematica del
controllo volo dei kites ed elimina le difficoltà tecniche legate alla
lunghezza dei cavi, permettendo la produzione di energia eolica a bassissimo
costo. Video del funzionamento del RotoKite con audio in inglese Nel
Pdf una descrizione del funzionamento
del RotoKite Il progetto Magenn
Mentre i progetti sin qui presentati usano una parte dell’energia del vento per il sostentamento, la società Magenn specializzata nella costruzione di palloni aerostatici ha realizzato un prototipo che per il sostentamento utilizza gas leggeri. Il progetto è visibile al sito: La rotazione del corpo centrale genera portanza e aziona generatori elettrici installati ai lati, l’energia prodotta viene inviata a terra con cavo elettrico. La previsione è quella di realizzare sistemi di generazione con potenze variabili da 10 a 1000 kw nel periodo 2009/16. Laddermill Un progetto del prof.Okels e degli studenti dell’Università di Delft ipotizza la produzione di energia mediante ali rigide anziché con aquiloni. I profili aerodinamici simili ad alianti senza pilota alternano fasi ascendenti creando una trazione su di un cavo con fasi recupero in cui i profili aerodinamici vengono fatti scendere rapidamente come un aereo in picchiata una modificato il loro assetto. Maggiori dettagli sulla pagina di Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Laddermill Flying Electric Generator
Il professore australiano Bryan Roberts ha realizzato un prototipo di generatore eolico che ha denominato Flying Electric Generator(FEG). Viene ripreso in questo progetto il principio di generazione già citato della Telefunken Il progetto del Prof. Roberts Bryan è stato premiato dal Time come TIME's Best Inventions of 2008 Il progetto e tutta la problematica della generazione in quota sono stati documentati molto bene sul sito http://www.skywindpower.com/ww/index.htm Il peso della struttura di captazione e la produzione di energia elettrica in quota presuppone un utilizzo in zone di forte vento o in alta quota. Su Youtube è visibile il volo del primo prototipo all’indirizzo http://it.youtube.com/watch?v=gExAQq2VzgQ L'Heli Wind Power
Il progetto contempla da una
parte l’alleggerimento dei rotori con uso di tiranti e dall'altra la trasmissione meccanica a
terra dell’energia generata in quota.
Le recenti innovazioni riguardanti il campo delle fibre hanno permesso di pensare ad un cavo ad anello di grande leggerezza che, operando con un innovativo sistema di pulegge interconnesse permette di realizzare una leggerissima trasmissione di potenza su lunghe distanze ( l’anello mancante della generazione eolica !).
Una sintesi del progetto è visibile aprendo il file sottostante: |
LE PROBLEMATICHE PER LO
SVILUPPO DELL’EOLICO IN QUOTA
- Un problema: i brevetti
Può
sembrare strano ma i brevetti sono, a nostro parere, la principale ragione per
la quale l'eolico in
quota non si è ancora sviluppato.
L’idea
di generare energia con utilizzo degli aquiloni o di altre tecniche di
derivazione aeronautica ha dato luogo
alla registrazione di centinaia di brevetti, a volte molto
generici, ma comunque sufficienti a permettere un'azione contro chi
spenderà risorse per verificarne le effettive possibilità di sviluppo.
Si
è determinato così nel settore un ambiente del tutto sfavorevole alla ricerca e
alla sperimentazione poiché su ogni tentativo di sviluppo può incombere
un’azione legale.
La conseguente mancanza di importanti iniziative di ricerca ha dato origine ad un generico scetticismo sulle possibilità effettive della generazione eolica in quota a prescindere da quelli che sono i dati tecnici e gli studi che invece ne dimostrano le reali possibilità applicative.
- Una carenza: l'attenzione ed i finanziamenti alla ricerca sull’eolico in quota
E' chiaro che oggi l'Europa ha una grandissima necessità di sviluppare nuove tecnologie che siano adatte a fronteggiare il grande problema dei cambiamenti climatici e della produzione di energia. Purtroppo le iniziative prese sino ad oggi non sono apparse coerenti con l’importanza del problema.
La Commissione Europea, pur paladina nello sviluppo di fonti rinnovabili, per quanto riguarda la ricerca eolica finanzia solo l’evoluzione di quanto è stato inventato 4500 anni fa e vi è da temere che senza un qualche stimolo esterno occorrerà ancora molto tempo perchè possa prendere in considerazione quanto autorevolmente pensato nel 1930 e in tempi più recenti.
Questo sito vuole essere un invito per la Comunità Europea ad un rapido ripensamento delle scelte fatte sino ad oggi nei finanziamenti alla ricerca.
- Un falso problema: Le zone di volo
L’obiezione
più frequente che viene fatta all’esposizione di un progetto di generazione in
quota è quella che questi sistemi possano costituire un pericolo per il volo
aereo.
Oggi
tutti gli aerei sono dotati di sistemi di posizionamento satellitare per cui la
delimitazione di parchi eolici o anche di singole strutture, purchè
opportunamente segnalate, non costituisce il minimo impedimento alla
navigazione aerea.
Già oggi esistono numerosissime aree interdette al volo e, come esemplificato nel progetto Sky wind power, la presenza di palloni aerostatici sul confine Stati Uniti - Messico ai fini di evitare il trasporti aerei illegali non ha mai determinato incidenti.
- Un semplice calcolo : l'efficienza dei sistemi
Il
vento in quota spira con maggiore intensità e continuità rispetto al vento al
suolo e anche la semplice osservazione del movimento delle nuvole ne è la
riprova.
Salendo
in quota già a 400 / 800 mt è facile incontrare venti che sono di intensità
doppia rispetto a quelli intercettabili con un generatore eolico tradizionale
che opera ad un’altezza media di 70 metri. Al raddoppio della velocità del
vento, la sua energia aumenta con il cubo, ovvero di otto volte.
Inoltre
in quota aumenta il tempo durante il
quale spirano venti utili alla generazione, per cui è realistico prevedere
almeno un raddoppio delle ore di lavoro.
Indicativamente
possiamo dire che a quote intermedie è disponibile un’energia pari a 16
volte quella che si può avere in un sito già di per sé adatto alla
generazione eolica.
Appare evidente che anche una possibile minor efficienza dei sistemi di generazione in quota sarà irrilevante considerato il grandissimo incremento di energia disponibile.
- Una grande semplificazione : le strutture di sostegno
La
captazione del vento in quota non necessita della realizzazione di strutture di
sostegno, poiché tutte le ipotesi immaginate fino ad oggi prevedono
esclusivamente una trazione fra il punto di vincolo a terra o su nave e
l’elemento aerodinamico in quota.
I
mulini a vento necessitano invece di torri di quasi 100 metri di altezza
con rilevanti problemi per le fondazioni e le strutture fortemente sollecitate.
Quanto sopra non determina solo una grande riduzione di costi, ma soprattutto permette di posizionare con grande facilità i generatori che operano in quota su piccole piattaforme galleggianti anche in acque profonde dove è molto difficile intervenire con altre tecnologie.
- L'impatto ambientale
Lo
spazio occupato a terra da sistemi di generazione in quota è estremamente
ridotto e non presenta i problemi di inquinamento visivo o acustico che
impediscono l’installazione dei mulini a vento in zone densamente popolate.
Inoltre
la possibilità di posizionare a quote relativamente alte i sistemi di generazione
ne può ridurre al massimo anche l’impatto visivo.
Anche se per il momento non sono possibili valutazioni certe sull'impatto climatico che sarà prodotto dall'eolico in quota, questo appare meno problematico di quanto prodotto dai mulini a vento che generano un rimescolamento della stratificazione atmosferica in prossimità del suolo.
- Guardando il cielo: l’ubiquità
Osservando
la mappa dei venti che spirano in Europa a 80 metri di quota si nota come
l’energia eolica a terra possa essere sfruttata solo in una piccola parte del
territorio.
http://www.windpower.org/en/tour/wres/euromap.htm
Se
invece ci alziamo in quota la situazione cambia completamente e, aggiungendo la
possibilità di operare in mare, la maggioranza della superfice
terrestre appare adatta allo sfruttamento dell'energia dei venti.
http://farm3.static.flickr.com/2356/1601661229_60b6c9ce4b.jpg
- Costi
La
generazione eolica a terra nei siti ventosi del Mare del Nord ha un costo
stimato in circa 0,06centesimi di euro a Kw, sicuramente il più basso
costo, escluso l’idroelettrico, per quanto riguarda le energie rinnovabili.
I sistemi in quota sono molto più semplici nella struttura e nel
funzionamento pertanto si stima che l’energia prodotta abbia costi
inferiori ad 0,01 euro a Kw.
In
un periodo di rapida evoluzione tecnologica il basso costo di impianto ed il
conseguente rapido ammortamento dei
sistemi di generazione eolica in quota permettono di immaginare la loro sostituzione con nuove tecnologie senza danno
economico.
La bassa intensità di capitale per le nuove installazioni rende questa fonte energetica fondamentale per evitare che i paesi in via di sviluppo facciano ricorso a sistemi di generazione fortemente inquinanti.
- Idee per lo sviluppo
Sono
moltissimi i sistemi di produzione di energia che possono essere sviluppati ma
la generazione in quota, nonostante le eccezionali potenzialità, appare
incomprensibilmente come il sistema dotato di minori risorse per la ricerca.
Gli
ostacoli più importanti ci appaiono come già detto la privatizzazione della
ricerca, l’immotivato scetticismo sul settore e le preoccupazioni per
l’occupazione dello spazio aereo.
Realizzare un valido progetto dimostrativo di generazione eolica in quota potrebbe aprire una strada dalle prospettive oggi inimmaginabili.
Una
grande competizione tecnologica, che ricordi le grandi sfide tecniche del secolo
scorso cui partecipino centinaia di ricercatori e di Università, forse sarebbe
meno spettacolare della Coppa America ma certamente molto meno costosa e
infinitamente più utile.
I
progetti Rotokite ed Heli Wind Power sono open source in tutti i paesi in via
di sviluppo, in altri paesi vengono ricercate collaborazioni i cui ritorni
saranno utilizzati per la diffusione
delle energie rinnovabili e la ricerca.
- Contatti
Per maggiori informazioni scrivere a:
