Il futuro dell’eolico?

22 Apr

In questo articolo, vorrei tornare nuovamente a parlare di energie rinnovabili. Come sappiamo bene, il continuo aumento della richiesta di energia unita ovviamente al mantenimento e alla conservazione del nostro pianeta, impongono l’utilizzo anche di sorgenti rinnovabili. Quello che pero’ non dobbiamo mai dimenticare e’ che il nostro attuale stato dell’arte non rappresenta assolutamente un punto di arrivo. Le soluzioni disponibili oggi per lo sfruttamento delle sorgenti verdi, non sono ancora sufficienti e non consentono l’autosostentamento che sarebbe richiesto.

Di energie rinnovabili abbiamo parlato, ad esempio, in questi post:

Elezioni, promesse verdi e protocollo di Kyoto

Il futuro verde comincia da Masdar

Energia solare nel deserto

Pannelli, pannelli e pannelli

Mentre negli articoli precedenti ci siamo occupati principalmente di energia solare, in questo post vorrei parlare della seconda fonte per disponibilita’ che siamo in grado di sfruttare, l’energia eolica.

Come tutti sanno, lo sfruttamento dell’energia eolica avviene mediante delle enormi pale che vengono messe in moto dal vento e questa energia meccanica viene poi convertita in energia elettrica. Anche in Italia, abbiamo diverse installazioni di pale eoliche, soprattutto in quelle regioni dove la forza del vento e’ maggiore.

Quali sono i problemi principali delle pale eoliche?

Prima di tutto, come detto, si tratta di turbine molto grandi e che vengono installate su piloni molto alti. Come sostenuto anche da molti esperti, l’impatto ambientale di queste soluzioni e’ molto elevato. Detto in altri termini, le pale eoliche, secondo molti, “sono brutte”. Se ci pensate bene, molto spesso, infatti, queste pale rovinano il paesaggio, soprattutto perche’ vengono installate in vallate o comunque in zone isolate dove la natura e’ ancora dominante. Sapete perche’ vengono installate in questi punti e non all’interno dei centri abitati? Perche’ le pale, durante il normale funzionamento, hanno dei livelli di rumorosita’ molto elevati. Qualsiasi mezzo meccanico messo in movimento, produce necessariamente un rumore di fondo che, nel caso delle pale, e’ anche molto elevato. Proprio questo problema, rende inutilizzabili le pale all’interno dei centri abitati.

Dunque? Esiste una soluzione alternativa?

In questi ultimi tempi, e’ in fase di studio una soluzione alternativa che prevede lo sfruttamento dell’energia eolica senza apparentemente nessuna parte meccanica in movimento. Questa soluzione, chiamata Ewicon, sfrutta infatti una variazione del campo elettrico indotto dal vento per creare energia elettrica. Se volete, invece di convertire energia meccanica in elettrica, il nuovo sistema e’ direttamente basato su una vairazione di energia in forma elettrica per produrre corrente.

Come funziona Ewicon?

Anche se il discorso non e’ semplicissimo, cerchero’ di essere divulgativo mostrando il concetto di base sfruttato in questa soluzione.

Immaginate di avere due conduttori elettrici posti ad una certa distanza e caricati con segno opposto. In altre parole, potete vedere il sistema come le armature di un condensatore. Ora, nella regione di spazio tra i due conduttori si crea un campo elettrico. Se adesso mettete una carica singola all’interno del volume, dove si spostera’ questa? Se la carica e’ positiva, questa ovviamente si muovera’ verso l’elettrodo negativo, spinta dal campo elettrico. Bene, fin qui tutto normale. Se adesso pero’, la forza del vento spinge la carica in verso opposto, cioe’ porta la carica verso l’elettrodo dello stesso segno. L’accumulo di cariche sull’elettrodo provochera’ dunque una variazione della tensione che puo’ essere convertita in energia elettrica.

Questo e’ proprio il principio sfruttato da Ewicon.

Il sistema eolico, prevede due file di elettrodi di segno opposto distanti circa 40 cm tra loro. Nel sistema sono presenti una serie di ugelli che vaporizzano goccioline d’acqua caricate positivamente. Il vento spinge le goccioline di carica positiva verso l’elettrodo dello stesso segno, creando la variazione di campo elettrico. Questa tecnica e’ anche nota come Electrospraying ed in realta’ e’ stata proposta gia’ nel 1975. Ewicon, che sta per Electrostatic Wind Energy Converter, sfrutta proprio questo principio fisico per creare energia dal vento, ma senza mezzi meccanici in movimento.

Per meglio comprendere il principio di base, vi riporto anche un video del sistema:

come vedete, il tutto si basa sulla forza del vento in grado di spingere le gocce d’acqua  in verso opposto a quello determinato dal campo elettrico degli elettrodi.

Il primo prototipo di Ewicon e’ stato realizzato e posto di fronte alla facolta di ingegneria della Delft University:

Prototipo del sistema eolico davanti alla Delft University of Technology

Prototipo del sistema eolico davanti alla Delft University of Technology

Quali sono i vantaggi di questa soluzione? Prima di tutto, come visto, eliminando le parti in movimento, il sistema non soffre piu’ della rumorosita’ delle pale eoliche. In questo modo, il sistema Ewicon puo’ anche essere installato, come nel caso del prototipo, all’interno dei centri abitati. Inoltre, le diverse forme realizzabili consentono di integrare il sistema anche nelle architetture dei piu’ moderni centri urbani. Ad oggi, gia’ diverse soluzioni di design sono state proposte e pensate per adattarsi a molte capitali europee.

Quali sono gli svantaggi? Come potete capire, si tratta ancora di un sistema in forma di prototipo. Prima di tutto, per elettrizzare le goccioline d’acqua e’ necessaria un’energia di partenza. Al momento, questo problema e’ risolto integrando delle batteria all’interno di Ewicon. Se pero’ vogliamo pensare questi sistemi utilizzabili anche “off shore”, cioe’ in mare aperto, e’ impensabile andare di volta in volta a cambiare le batterie dei generatori.

Inoltre, l’acqua necessaria per il funzionamento, viene prelevata dall’umidita’ dell’aria. Questo rende il sistema non utilizzabile in luoghi dove l’umidita’ e’ troppo bassa. Come visto in uno degli articoli precedentemente riportati, uno degli sviluppi futuri, non solo per il solare ma anche per l’eolico, e’ la costruzione di impianti di grandi dimensioni in zone desertiche. In questo caso, il sistema non sarebbe utilizzabile a meno di collegare Ewicon ad una fonte idrica, cosa ugualmente non realizzabile in zone desertiche.

Altro problema non da poco e’ la miscela utilizzata. Nel prototipo visto, non viene utilizzata soltanto acqua, ma una miscela al 70% di acqua demineralizzata e 30% di etanolo.

Ovviamente, si tratta di problemi normali in un sistema in fase di prototipo. Per poter risolvere questi punti, sara’ ovviamente necessario lavorare ancora molto sul progetto e altresi’ investire capitali in questo genere di studi. Come detto all’inizio, ad oggi gia’ disponiamo di metodi per lo sfruttamento delle sorgenti rinnovabili, e proprio per questo dobbiamo utilizzarli. Questo pero’ non preclude lo studio di soluzioni alternative, come Ewicon o come il solare termodinamico, che in un futuro non troppo lontano potranno migliorare notevolmente l’efficienza di produzione energetica e risolvere anche gli altri problemi che ancora affliggono le attuali soluzioni.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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4 Risposte to “Il futuro dell’eolico?”

  1. Giusy aprile 22, 2013 a 11:46 am #

    Ciao matteo nonostante abbia letto tutti gli articoli del tuo blog non sono riuscita a togliermi il dubbio sulla profezia dei papi di garabandal di malachia e della monaca di drseda! Potresti spiegarmi in modo chiaro e convincente di che profezie si tratta e xkè sono bufale? Grazie vorrei non avere piu dubbi su questo argomento

    • psicosi2012 aprile 22, 2013 a 4:44 pm #

      Cara Giusy,
      come scritto nei post, si tratta con ottima probabilita’ di falsi storici. Questo e’ facilmente visibile nel caso della profezia piu’ famosa, cioe’ quella di Malachia. Come visto, si sospetta anche il nome dell’autore della profezia oltre ovviamente al vero anno in cui e’ stata scritta. Soggettivamente, leggendo in dettaglio i famosi motti, si vede come prima della data sospettata le diciture siano molto precise e ben impostae sui papi, mentre dopo la data il tutto diventi piu’ fumoso e adattabile a qualsiasi pontefice e situazione. In particolare, noi stessi abbiamo provato a giocare sugli ultimi motti, mostrando come soprattutto per l’ultimo, anche gli stessi catastrofisti non fossero d’accordo. Prima di parlava di Benedetto XVI, poi del camerlengo Bertone dopo le dimissioni, ora di Francesco. In tutto questo poi, non e’ ancora chiaro come vengano conteggiati gli antipapi. Su alcuni siti vengono messi, su altri no e su altri ancora mettono solo quelli che fanno comodo per mostrare una perfetta associazione tra motto e ponteficie. Come puoi capire, il tutto e’ molto vago e facilmente adattabile a tutto. Questo ovviamente non e’ vero per i motti prima della data sospetta dove la dicitura calza esattamente con il pontefice.

      Grazie mille per il commento.

      Un caro saluto,
      Matteo

  2. Renato aprile 22, 2013 a 12:53 pm #

    Caro Matteo,
    I tuoi post sono sempre interessati e completi, questa tecnologia mi é sconosciuta, pur essendo interessantissima. Resta da verificare la resa energetica del sistema e la convenienza economica. La mia domanda riguarda un sistema energetico diverso. Per anni si é parlato di centrali a maree. Tenendo conto.dello sviluppo delle coste italiane e dell’ampia escursione delle stesse in adriatico, non sarebbe una tecnologia sfruttabile nel breve periodo? Non ne conosco la tecnologia, ma a grandi linee posso immaginarla. Grazie.
    Renato.

    • psicosi2012 aprile 22, 2013 a 5:00 pm #

      Caro Renato,
      sempre puntuale e preciso!

      Per quanto riguarda Ewicon, le efficienze di produzione sono ancora molto basse e circa un fattore 2 inferiori a quelle delle normali pale. Ovviamente, c’e’ da considerare il vantaggio che un’installazione del genere in centro urbano avrebbe. Con questo, intendo dire che questi sistemi potrebbero essere posizionati anche sui tetti dei palazzi con un costo relativamente basso e con una manutenzione inferiore a quella delle pale. Come detto nell’articolo, si tratta ovviamente di una tecnologia completamente nuova e ancora in fase di studio e prototipizzazione. Sicuramente, come mostrato, il sistema presenta ancora notevoli difficolta’ tecnologiche legate in primis all’alimentazione secondaria per lo spraying ma soprattutto per la miscela stessa che viene utilizzata. Detto questo, a mio personale avviso, credo che ci vorranno almeno altri 5 anni di studi ed investimenti prima di ottenere qualcosa di utilizzabile a livello commerciale. I vantaggi legati alla disposizione di Ewicon nelle citta’ non vanno pero’ certamente scartati a priori.

      Per quanto riguarda invece le maree, il funzionamento non e’ univoco. Nel caso piu’ semplice, si sfrutta il metodo della colonna d’acqua in movimento. Immaginiamo di mettere una palo cavo nell’acqua. Il moto della marea fara’ salire e scende la colonna d’acqua nel palo ed e’ questo movimento che viene sfruttato per produrre energia. La colonna d’acqua che si muove, spinge e risucchia aria dalla parte superiore e questo flusso d’aria viene utilizzato per muovere una turbina e quindi produrre corrente. Ovviamente, per questa applicazione viene utilizzata una turbina a giro fisso, come le Wells. Queste, per costruzione, girano sempre nella stessa direzine indipendentemente dal flusso d’aria che crea il movimento.

      Ovviamente, i sistemi per lo sfruttamento del moto ondoso possono essere utilizzati solo in zone dove il movimento mareale e’ abbastanza intenso per garantire una convenienza economica. In Italia, ad esempio, un posto utile allo scopo sarebbe lo stretto di Messina ed infatti a nord di Ganzirri e’ stata installata una prima piattaforma per lo sfruttamento di questa energia. Nel mondo, ci sono ancora pochissimi impianti per la produzione di energia dal moto ondoso. Per farti un esempio, gia’ da qualche anno e’ in costruzione in Portogallo la Agucadora Wave Park per un impianto da circa 2 MW sfruttando questa energia. Purtroppo, i costi di produzione non sono ancora troppo competitivi. Nel caso del Portogallo, il costo dell’impianto e’ di circa 8 milioni di euro. Ad oggi, sono ancora in corso studi per il miglioramento di questa tecnologia, magari associandola anche allo sfruttamento del gradiente termico verticale delle acque profonde. Come nel caso di Ewicon, sempre a mio parere, non dobbiamo precludere a priori nessuna soluzione, ma cercare di portare avanti gli studi in diversi settori, in modo da poter offrire soluzioni adattabili a qualsiasi paese e condizione climatica.

      Grazie mille per l’ottimo e interessante commento!

      Un caro saluto,
      Matteo

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