L'energia eolica (bozza)
Talete dice fesserie. Il principio di tutte le cose è l'aria. Anassimene.
Se, tra le rinnovabili che producono elettricità, l’idroelettrico è il detentore del primato, al momento lo sfidante più accreditato è il vento.
Pur producendo sette volte meno energia dell’acqua, il suo contributo è in forte crescita (dieci anni fa valeva cento volte meno dell’idroelettrico), almeno per adesso.
L’energia del vento è la sua energia cinetica, la micidiale energia delle correnti d'aria che terrorizza tutte le mamme d'Italia.
Supponendo che moglie e figli non ci siano, se aprissimo una finestra di un metro quadrato e lasciassimo entrare un vento da due metri al secondo, quanta energia potremmo raccogliere ogni secondo?
La formula è sempre la stessa e dice
Ec = ½ mv2
dove m è la massa del vento e v la sua velocità.
Quant’è la massa del vento?
Semplice: è data dal volume del vento che entra in un secondo per la densità del vento.
Il calcolo del volume è immediato: poiché la velocità è 2 m/s,
ogni secondo entrano 2 metri di vento, da moltiplicare per l’area della finestra (1 m2)
Risultato: 2 m x 1 m2 = 2 m3 di vento.
E siccome la densità dell’aria è 1.2 kg/m3
la massa di aria che entra ogni secondo dalla finestra è di 2.4 kg.
Finiamo il calcolo: ½ x 2.4 x 22 = 4.8 Joule/s, ovvero 4.8 Watt.
Bisogna notare che se la velocità del vento fosse doppia (4 m/s) anche il volume dell'aria sarebbe il doppio (4 m3) e quindi anche la sua massa (4.8 kg).
In altre parole la massa dell’aria che ogni secondo entra dalla finestra è proporzionale alla velocità del vento. Una cosa che in una formula scriveremmo così:
m = A ρ v t
dove A è l’area della finestra, ρ la densità dell’aria, v la velocità del vento e t il tempo in secondi.
E siccome per ottenere l’energia cinetica dobbiamo moltiplicare metà massa dell’aria per la velocità del vento al quadrato, il risultato è che l’energia del vento è proporzionale alla velocità del vento al cubo.
Ec = ½ Aρvt v2 = ½ Aρt v3
Elettricità generata da fonti rinnovabili nel 2012. [1]
Anche se ti sei messa la maglia, la finestra deve stare chusa.
cinetica otto volte superiore e che uno con velocità tripla, ventisette volte.
Benché non tutta l'energia cinetica possa essere convertita in elettrica ed ogni generatore eolico abbia il suo regime ottimale di velocità, l'effetto della velocità al cubo è reale e condiziona in maniera evidente la convenienza dell'energia eolica.
Supponiamo di porre una pala eolica da un milione di euro nella pianura padana con un vento medio di 3.5 m/s, oppure in una zona della costa sarda esposta ad un vento medio di 7 m/s.
In Padania potrebbe teoricamente produrre 50 W/m2 mentre in Sardegna 400 W/m2. Significa che il KWh prodotto in Sardegna costerebbe, per esempio, 15 centesimi, mentre quello padano 1 euro e 20.
Da notare che se potessimo piazzarlo su una collina scozzese, con un vento medio di 10 m/s, produrrebbe 1200 W/m2 ad un costo di 5 centesimi al KWh.
A prescindere dalle considerazioni più dettagliate esposte nei paragrafi seguenti, si vede chiaramente dalla mappa sottostante che in Italia non ci si possa aspettare molto dall'eolico. Con un vento medio molto inferiore rispetto alle regioni Atlantiche, non è mai stato un paese eolicamente promettente. Ed oggi, dopo che le creste delle montagne più accessibili sono già state occupate, è difficile pensare a grandi sviluppi economicamente viabili. Ma la fede, si sa, muove le montagne!
Atlante dei venti europei elaborato dal Risø National Laboratory, Roskilde, Denmark.[2]
Il blu è ottimo, il rosso buono, il giallo accettabile, il verde antieconomico, il celeste lascialo perdere.
[1] http://www.energies-renouvelables.org/observ-er/html/inventaire/pdf/15e-inventaire-Chap02.pdf.
[2] http://www.windatlas.dk/europe/landmap.html.