Gli aerogeneratori, più noti come pale eoliche, sono macchine elettromeccaniche che svolgono la funzione svolta un tempo dai mulini a vento. Le turbine eoliche infatti, sono moderne apparecchiature che trasformano l’energia cinetica del vento in energia elettrica grazie alla rotazione di grandi pale.

Le turbine eoliche sono una delle tante fonti di energia rinnovabile, insieme all’energia solare e all’energia idroelettrica, e oggi più che mai è importante promuovere la produzione di energia attraverso queste fonti alternative, motivo anche per il quale sono stati diffusi gli incentivi per i pannelli solari.

Vediamo nel dettaglio che cos’è una turbina eolica e quali tipologie sono presenti sul mercato. 

Turbina eolica verticale: le caratteristiche 

Le turbine eoliche verticali, cuore dell’innovazione del settore energetico di oggi, sono in realtà una tecnologia nata secoli fa e utilizzata originariamente dalle civiltà mesopotamiche per irrigare. Come suggerisce il nome stesso, si tratta di un tipo di generatore eolico che possiede l’asse di rotazione della turbina posizionato verticalmente, perpendicolarmente al terreno.

La prima turbina eolica ad asse verticale è stata progettata e realizzata dall’ingegnere aeronautico francese Georges Jean Marie Darreius nel 1931, che l’ha denominata turbina Darrieus, e da quel momento, rappresenta il modello per tutte le altre tipologie di turbine ad asse verticale.

La peculiarità di questa pala eolica è di essere altamente efficiente anche in condizioni avverse e con vento ad alta velocità: infatti, le turbine verticali sono in grado di sfruttare un vento proveniente da tutte le direzioni, talvolta anche dall’alto verso basso. Date le sue caratteristiche, questa tipologia di eolico è particolarmente adatta a zone in cui le condizioni atmosferiche non sono ottimali grazie al suo funzionamento costante, indipendentemente dalla direzione del vento. 

Inoltre, grazie alla dimensioni ridotte e all’elevata silenziosità, le turbine eoliche verticali sono largamente diffuse in piccoli parchi eolici e nel settore residenziale o domestico.

Turbina eolica domestica: che cos’è?

La continua ricerca di soluzioni green e sempre più innovative da adattare al settore residenziale ha portato alla realizzazione dell’impianto eolico domestico. 

L’eolico domestico, noto anche come minieolico o microeolico, si basa sullo sfruttamento dell’energia del vento per produrre elettricità attraverso l’uso di turbine o pale eoliche. Sul mercato è presente una vasta gamma di turbine eoliche di piccola taglia con un prezzo medio che varia a seconda della potenza dell’impianto. 

Gli aerogeneratori domestici, così come quelli industriali, possono essere divisi in due tipologie:

  • Turbina eolica verticale domestica: questa tipologia di turbina può essere costituita da turbine mini-eoliche o da pale micro-eoliche. La principale differenza tra i due sistemi è che le prime sono in grado di generare fino a 30 kW, mentre le seconde arrivano solo fino a 1 kW. È una tipologia di eolico che garantisce un funzionamento costante a prescindere dalla direzione del vento, rimanendo attiva anche velocità ridotte. Inoltre, a fronte di un investimento economico iniziale, si caratterizzano per un ciclo di vita media pari a 20 anni e da bassa manutenzione.
  • Turbina eolica orizzontale domestica: è un generatore minieolico con turbine ad asse orizzontale, di piccole dimensioni e di semplice installazione. La turbina eolica orizzontale, in presenza di forte vento, è in grado di produrre energia elettrica paragonabile a quella fornita dal gestore della rete elettrica. Generalmente è costituito da 3 pale minieoliche e da un generatore eolico da 3 kW. Rispetto ad un sistema ad asse verticale, le turbine eoliche orizzontali garantiscono un’ottima resa aerodinamica e una maggiore efficienza in termini di produzione di energia.

Turbina eolica orizzontale

Le turbine eoliche ad asse orizzontale sono le più diffuse nel settore eolico, rappresentando la quasi totalità delle turbine presenti nel mondo. A differenza delle turbine ad asse verticale, sono caratterizzate da un asse di rotazione orizzontale o parallelo al suolo. Questa tipologia di eolico, detta anche HAWT (Horizontal Axis Wind Turbines), caratterizza le cosiddette Wind Farm ovvero i campi eolici, popolati da numerose torri di acciaio con l’aerogeneratore posizionato in cima.

Generalmente la turbina eolica orizzontale è dotata di 3 pale e, a seconda delle dimensioni della turbina, cambia la velocità minima del vento necessaria affinché le pale vengano messe in azione. In media la velocità varia da 2 a 4 m/s. 

Il successo di questa tipologia di eolico è dato dal fatto che, a parità di potenza di una turbina ad asse verticale, il sistema orizzontale si caratterizza per un rendimento decisamente più elevato. Tuttavia, occorre tenere conto che si tratta di un impianto  generalmente più pesante e che non garantisce una produttività ottimale con venti turbolenti.

Le turbine eoliche orizzontali possono essere suddivise in due categorie:

  • Turbine sopravento o upwind: rappresentano la maggioranza delle turbine ad asse orizzontale presenti nel mondo. In queste turbine, il vento raggiunge prima il rotore e successivamente fluisce intorno al cosiddetto bulbo della turbina o hub.
  • Turbine sottovento o downwind: molto più rare delle turbine sopravento, le downwind funzionano al contrario. Infatti, in queste turbine, il vento prima fluisce intorno all’hub e poi incontra il rotore. 
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Installazione turbine eoliche: i requisiti

Per procedere all’installazione delle turbine eoliche è necessario assicurarsi che vengano rispettati alcuni requisiti fondamentali, tra cui:

  • Vento: è necessario scegliere una zona in cui la quantità e la potenza del vento siano sufficienti. Generalmente, per ottenere una produzione di energia minima accettabile, occorre avere una velocità media annuale di almeno 5 m/s. Infatti, più la velocità media annua del vento è alta, maggiore è la produzione di energia elettrica.
  • Assenza di ostacoli: la zona scelta per installare una centrale eolica deve essere sgombra da ostacoli e le turbine non devono essere circondate da elementi - naturali o artificiali - che potrebbero ostacolare il flusso del vento. La presenza di impedimenti, infatti, può causare una diminuzione significativa della velocità del vento e, di conseguenza, del rendimento dell’intero impianto. 
  • Isolamento: un altro elemento di cui tenere conto è la collocazione di una turbina eolica. Infatti, è necessario installarla ad una distanza adeguata da centri abitati o altri terreni confinanti. 
  • Rispetto delle linee guida nazionali: l’installazione di impianti eolici è normata da alcune linee guida nazionali. In particolare, se l’impianto supera la potenza nominale pari a 60 kW, è obbligatoria la cosiddetta Autorizzazione Unica che garantisce il rispetto della normativa in termini di tutela ambientale e del paesaggio.

Come funziona una turbina eolica?

Come affermato in precedenza, i dispositivi che permettono di trasformare l’energia eolica in energia elettrica sono le pale eoliche. Ma come funzionano esattamente?

La turbina eolica è composta da una pala rotante che agisce come una sorta di “barriera” opponendosi alla forza del vento: in questo modo la potenza della massa d’aria costringe le pale a ruotare e a generare energia cinetica. La pale sono collegate ad un rotore che trasferisce l’energia cinetica al cosiddetto “albero” che a sua volta la invia al generatore elettrico. Quest’ultimo, grazie all’induzione elettromagnetica, trasforma l’energia cinetica in energia elettrica. 
L’energia eolica è una forma di energia rinnovabile prodotta dal vento diventata nel tempo una delle più importanti fonti di energia pulita e green: grazie all’assenza di emissioni inquinanti e ai prezzi altamente competitivi, l’eolico è una delle frontiere di un mercato dell’energia sempre più verde e attento all’ambiente.