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Eolico, trent’anni di collaborazione sulle ali della ricerca Stampa E-mail
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di Claudio Casale | Membro per RSE del Comitato Esecutivo dello IEA Wind Implementing Agreement


Negli ultimi trent’anni la costante evoluzione della tecnologia degli aerogeneratori, insieme alle politiche incentivanti messe in atto in molti Paesi, è stata il fattore che ha determinato la crescente diffusione degli impianti di generazione da fonte eolica in Europa, in America e, più di recente, anche in Asia (Cina, India, Giappone), Australia e Africa settentrionale. Secondo i dati del GWEC (Global Wind Energy Council), negli ultimi tre anni la potenza eolica installata mondiale è cresciuta a un ritmo di 38-40 GW l’anno, arrivando a un totale di oltre 138 GW in campo alla fine del 2011. Il contributo della fonte eolica alla domanda di energia elettrica è arrivato a percentuali significative: 22 per cento in Danimarca, 17 per cento in Portogallo, 16 per cento in Spagna, 11 per cento in Irlanda, 6 per cento in Germania (dati del 2010).

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For thirty years now, the technology of wind turbines has developed increasingly large, efficient and reliable machines. This progress has been decisive, as much as incentives, to the deployment of wind farms in Europe, America, China, India and other countries. A wind generating capacity of 138 GW was on line worldwide as of the end of 2011.
Such success has been supported by national and international research programmes. Worth of special mention is the international co-operation under way since 1977 under the aegis of the IEA (International Energy Agency) and commonly known as the IEA Wind Implementing Agreement (http://www. ieawind.org). At present, this Agreement has 25 contracting parties: 22 entities from 20 OECD countries, the European Commission and the associations EWEA and CWEA. For Italy, the agreement has been signed by ENEA and RSE, both members of the Executive Committee. In addition to management issues, information exchange, and the drawing-up of an Annual Report on wind energy developments, the Executive Committee launches international research projects, named Tasks, where members can join forces on topics that could hardly be tackled by a single country. Up to now, 32 Tasks have been launched, of which 20 successfully completed, 2 stopped and 10 in progress. Task 11 is carried on continuously. Besides working out recommended practices, some of which have been a basis to prepare IEC Standards, Task 11 arranges meetings among experts on topics of recognised interest. The other ongoing Tasks deal with wind plants in cold climates, power systems with large amounts of wind generation, cost of wind energy, small wind turbines, social acceptance of wind projects, wind tunnel data for aerodynamic models, codes and models for offshore wind energy, wind flow models, wind measures by LIDAR, and (still under approval) reliability of wind turbines.

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Gran parte della potenza è raggruppata in centrali con un certo numero di aerogeneratori (le cosiddette wind farm) collegate a reti ad alta tensione. Negli anni Ottanta del ventesimo secolo le taglie tipiche degli aerogeneratori erano fra 50 e 200 kW, con rotori da 15 a 25 metri di diametro. Negli anni Novanta sono aumentate, portandosi fra 300 e 850 kW, con diametri di rotore da 30 a 55 metri.

Oggi buona parte dei modelli sul mercato ha potenze nominali fra 1.500 e 3.000 kW, con diametri di rotore fra 70 e 100 metri. Si sono già installati anche esemplari fino a 6 MW, con rotori fra 120 e 130 metri, destinati soprattutto a grandi impianti in aree marine costiere. Gli impianti offshore hanno già raggiunto una potenza installata complessiva di circa 4 GW, quasi tutta nei mari dell’Europa settentrionale.

La tendenza verso macchine più grandi continua tuttora: per il prossimo futuro si parla addirittura di 10 MW o 20 MW. Ciò perché le grandi unità consentono un’occupazione meno fitta del territorio e una produzione d'energia più elevata a parità di potenza installata. La loro notevole altezza al mozzo, che già oggi può superare i 100 metri, consente di sfruttare risorse migliori, poiché la velocità del vento di norma aumenta con l’altezza dal suolo.

Non si deve però dimenticare che si è sviluppato anche un mercato per aerogeneratori di piccola e piccolissima taglia (da qualche centinaio di watt a 100-200 kW), ad asse orizzontale e verticale, il cui impiego tipico è l’alimentazione di utenze isolate o la connessione a reti in bassa e media tensione. Questa crescente diffusione dell’eolico è stata possibile anche grazie al fatto che l’industria costruttrice del macchinario e i progettisti degli impianti hanno beneficiato di numerosi programmi nazionali e internazionali di ricerca, sviluppo e dimostrazione.

Sin dalla prima crisi petrolifera iniziata nell’autunno del 1973, il vento divenne oggetto d’interesse come nuova fonte rinnovabile cui ricorrere, anche se era evidente che le centrali eoliche avrebbero potuto svolgere un ruolo integrativo e solo in parte sostitutivo degli impianti di generazione tradizionali. Nella seconda metà degli anni Settanta sono stati avviati – da parte di enti come la NASA e il Department of Energy negli Stati Uniti, laboratori Risø in Danimarca e altri istituti e università – programmi di ricerca che cercavano di trasferire al settore eolico le conoscenze disponibili in fatto di meteorologia, aerodinamica, strutture aeronautiche e macchinario elettrico. All’inizio degli anni Ottanta furono sperimentati in Danimarca, Germania, Gran Bretagna, Svezia e Stati Uniti diversi prototipi di aerogeneratori, alcuni dei quali già allora avevano potenze da 2 a 4 MW e diametri di rotore fino a 100 metri. Questi esemplari si dimostrarono non ancora adeguati, tuttavia la loro sperimentazione fornì preziose informazioni che gli istituti di ricerca misero a disposizione dell’industria dei rispettivi Paesi per lo sviluppo di macchine commerciali. [...]


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