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Eolico

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DEFINIZIONE

L’energia eolica è l’energia cinetica estratta dal vento. L’energia del vento è trasformata in energia meccanica di rotazione attraverso le macchine eoliche, le quali sono composte da pale collegate ad un mozzo. Le pale delle macchine eoliche vengono messe in rotazione dal movimento dell'aria. L'energia così ottenuta può azionare generatori elettrici (in questo caso si dicono aerogeneratori) o azionare macchine operatrici quali ad es. le pompe (in questo caso si dicono aeromotori).

Le turbine eoliche denominate aerogeneratori utilizzano l'energia cinetica posseduta da un flusso d'aria di densità r che attraversa il rotore (costituito da pale e mozzo) dell'aerogeneratore riducendo la sua velocità dal valore v indisturbato di fronte al rotore, ad un valore inferiore dopo il passaggio attraverso le pale.

Struttura

Esistono perse tipologie di macchine eoliche a seconda dell'asse, che può essere verticale oppure orizzontale), e a seconda che sfruttino la resistenza o a la portanza del flusso d'aria.

Le pale della macchina sono fissate su un mozzo e nell'insieme costituiscono il rotore che normalmente si posiziona controvento. Il mozzo, a sua volta, è collegato a un albero sul quale è posizionato un freno a valle del quale si trova il generatore elettrico da cui dipartono i cavi elettrici diretti alle utenze da alimentare o alla rete. Tutti questi elementi sono ubicati in una cabina detta navicella o gondola la quale a sua volta è posizionata su di un supporto-cuscinetto, orientabile in base alla direzione del vento. La navicella viene completata da un sistema di controllo di potenza, che interrompe il funzionamento della macchina in caso di vento eccessivo. Un timone posto in coda garantisce la migliore posizione della navicella in relazione alla direzione del vento. L'intera navicella è poi posizionata su di una torre che può essere a traliccio o a pilone.

I sistemi di aerogenerazione possono inoltre essere classificati anche a seconda di come utilizzano il flusso d'aria, sfruttando la resistenza o la portanza.

✔ La resistenza nasce dalla pressione che l'aria esercita sulle pale, costituite da perse superfici curve, ponendo così il rotore in azione trascurando ciò che succede al flusso. L’aria che ha colpito la pala risulta avere direzione e velocità perse rispetto a quelle del vento, perciò alle spalle del rotore, il flusso non risulta più lineare ma turbolento creando delle forze resistive che rallentano il movimento del rotore.

✔ I sistemi che utilizzano la portanza hanno le pale simili alle ali di un aereo, cosicché il flusso d'aria quando incontra una pala viene sudpiso in due senza scomporsi. Una parte passa sopra e l'altra sotto. Dovendo la portata rimanere costante, sopra e sotto alla pala varia la pressione e la velocità del flusso. Cosicché la differenza di pressione tra le superfici della pala crea una forza detta portanza (lift), che tende a spostare la pala in una direzione, ma essendo vincolata a muoversi su di un piano, ruota intorno al mozzo. Contemporaneamente si genera anche una forza che si oppone al moto, chiamata di trascinamento (drag), perpendicolare alla portanza. Esistono anche sistemi ibridi.

Prerequisiti
La macchina eolica deve essere installata in un luogo ventoso, quelle attualmente in commercio necessitano di una velocità minima del vento di circa 3 metri al secondo per poter entrare in funzione.
Per valutare l'effettiva potenzialità di un impianto è indispensabile conoscere le ore equivalenti annue di funzionamento alla potenza nominale, tale parametro è determinato da:

✔ distribuzione di frequenza della velocità del vento,

✔ curva di durata della velocità del vento,

✔ distribuzione di frequenza della velocità del vento.

Per determinare le ore equivalenti di un impianto in un sito è possibile svolgere delle campagne anemometriche sul posto o per prime stime di produttività si può consultare l'Atlante Eolico. In Italia le zone favorevoli sono situate al centro, al sud e sulle isole.

Incentivi economici

Nell'inpiduazione delle forme di incentivazione di un impianto eolico occorre fare riferimento a due persi regimi, distinti in base alla potenza, cui tra l'altro corrispondono differenti finalità e benefici. Nell'analizzare la normativa vigente sull'eolico è d'obbligo chiarire dapprima cosa si intende per microeolico. La Legge n. 239/04 definisce genericamente impianti di microgenerazione impianti per la produzione di energia elettrica con taglia inferiore a 1 MW di potenza per i quali si attuano le norme autorizzative semplificate. Vengono considerate micro le macchine eoliche che generano potenze fino a 20 kW destinate all'autoconsumo di energia e le macchine da 20 a 100 kW, che sono considerate di uso "industriale".

L'energia prodotta con macchine eoliche di piccola taglia, singole o collegate tra loro, è generalmente utilizzata sul posto. Macchine eoliche non connesse alla rete elettrica (off grid) possono alimentare utenze isolate come ad esempio sistemi di telecomunicazione, stazioni di pompaggio, utenze rurali e isole; in questi casi l'energia prodotta e non consumata viene immagazzinata in un sistema di accumulo (di solito batterie).

Macchine eoliche inoltre possono essere allacciate alla rete elettrica (on grid).

Come tutti gli altri impianti da fonte rinnovabile di piccola taglia, l'eolico è soggetto ad una distinzione in base alla soglia di potenza dei 20 kW. La delibera dell'Autorità per l'Energia Elettrica e il Gas n. 28/06 regolamenta lo scambio sul posto per tutti gli impianti da FER con potenza nominale minore a 20 kW. Impianti di tale potenza, sono impianti destinati al solo autoconsumo; non sono considerate officine elettriche e conseguentemente non hanno diritto alla vendita dell'energia prodotta. Per questo motivo non esiste imposizione fiscale ai sensi della L. 133/99 e non è necessaria denuncia all'U.T.F. (Ufficio Tecnico di Finanza) in quanto non considerate officine elettriche.

Impianti eolici di potenza nominale superiore a 20 kW, invece sono impianti in grado di autoconsumare l'energia prodotta, tutta o in parte, ma anche di venderne le eccedenze. Sono, di conseguenza, considerati Officine Elettriche e quindi è richiesta denuncia all'U.T.F., con la conseguente imposizione fiscale sulla vendita.

Gli incentiviper impianti con potenza maggiore 20kW sono relativi al prezzo di vendita dell'energia ed ai sussidi in conto esercizio:

✔ priorità di dispacciamento in quanto impianti da Fonti Energetiche Rinnovabili,

✔ possibilità di ottenimento e relativa vendita dei CV (Certificati Verdi), qualora la produzione di energia elettrica annua superi i 50 Mwh (L. 239/04), per 12 anni (D.lgs.152/06). Ogni CV ha il valore di 50 MWh e viene concesso dal GSE (Gestore dei Servizi Elettrici) adottando il criterio commerciale di arrotondamento,

✔ possibilità di ottenimento e relativa vendita dei Certificati RECS (Renewable Energy Certificate System), del valore ciascuno di 1 MWh di energia prodotta.

In breve dunque un impianto eolico fino a 20 kW può beneficiare del regime di scambio sul posto tra l'energia prodotta dall'impianto e quella consumata attraverso la rete elettrica.

Impianti eolici oltre i 20 kW godono di un regime di incentivazione costituito sostanzialmente dalla possibilità di emettere CV e certificati RECS, che attestano la produzione di energia elettrica da impianti alimentati da fonti rinnovabili.

Scambio sul posto

È la possibilità di cedere alla rete elettrica locale la produzione da fonte rinnovabile e di prelevare dalla stessa rete energia elettrica nelle ore e nei giorni in cui l'impianto non è in grado di produrne; alla fine di ogni anno si farà un bilancio tra energia immessa in rete e energia consumata, nel caso di credito nei confronti del gestore (in termini di energia immessa non in termini economici, poiché non è mai consentita la vendita in questo regime), tale energia in credito è utilizzabile nel corso dei tre anni successivi; nel caso di debito verso il GSE, si pagherà la differenza. Dunque lo scambio sul posto si configura come una sorta di “immagazzinamento”.

Benefici ambientali

La produzione di energia elettrica attraverso generatori eolici esclude l'utilizzo di qualsiasi combustibile, quindi azzera le emissioni in atmosfera di gas a effetto serra e di altri inquinanti. L'energia impiegata nel processo di fabbricazione degli impianti viene recuperata in pochi anni di funzionamento.
In conclusioneTra le fonti rinnovabili l’energia eolica è quella che si dimostra, ad oggi, la più prossima alla competitività economica con le fonti di energia di origine fossile, ed è ormai riconosciuto il ruolo fondamentale di questa tecnologia nel fornire un contributo agli impegni di riduzione delle emissioni di gas serra e agli obiettivi di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili.

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