Che cos'è una controversia?

Secondo la definizione del 'Grande dizionario italiano' di Gabrielli Aldo una controversia è un contrasto di opinioni, divergenza di idee su un determinato argomento che può dare origine a discussioni, dispute, dibattiti. Una controversia, nel nostro caso di tipo scientifico, è quindi una situazione di incertezza degli esperti su una determinata questione; incertezza che porta alla formulazione di diverse teorie e opinioni contrastanti che dividono il parere comune.

In questo blog ci occuperemo di esporre la controversia riguardante l'utilizzo o meno dell'energia eolica come energia rinnovabile.

Alla base della nostra controversia vi è l'acceso dibattito sviluppatosi negli ultimi anni che vede da una parte la richiesta di fabbisogno energetico che sarebbe soddisfatto dall'installazione di impianti eolici e dall'altra l'impatto che questi eserciterebbero sull'ambiente. In particolare, alla luce delle esperienze passate si sono individuati tre elementi di fragilità:

·         Impatto acustico ed elettromagnetico

·         Interazione con l'avifauna stanziale e migratoria

·         Impatto paesaggistico con riferimento agli aspetti estetico-percettivi

Ritorneremo, però, sulla questione a fine blog, dopo aver accennato le fonti emergetiche attuali e aver introdotto l'argomento.

I combustibili fossili

I combustibili fossili sono quei combustibili che derivano dalla trasformazione della sostanza organica in forme più stabili e ricche di carbonio. Sono fonti energetiche non rinnovabili, poichè il loro utilizzo ai ritmi attuali pregiudica la loro disponibilità per le generazioni future. Rientrano in questo campo dunque:

·         Petrolio e altri idrocarburi naturali

·         Gas naturale

Si può affermare che i combustibili fossili costituiscono l'accumulo, sottoterra, di energia solare, direttamente raccolta nella biosfera nel corso di periodi geologici, dai vegetali da una parte, tramite la fotosintesi clorofilliana e, indirettamente, dagli organismi animali, tramite la catena alimentare.

Al giorno d'oggi costituiscono la principale fonte energetica sfruttata dall'umanità, grazie ad alcune importanti caratteristiche che li contraddistinguono:

·         Sono "compatti", ovvero hanno un alto rapporto energia/volume

·         Sono facilmente trasportabili (La trasportabilità del gas naturale è funzione della distanza da compiere e della topografia delle zone attraversate con il gasdotto)

·         Sono facilmente immagazzinabili

·         Sono utilizzabili con macchinari relativamente semplici

·         Costano relativamente poco

In particolare queste ultime due caratteristiche economiche hanno innescato un meccanismo di progettazione e costruzione di macchinari e sistemi di supporto ed infrastrutture per questa tecnologia, basata sull' utilizzo dei combustibili fossili, che ne ha reso il loro utilizzo ancor più interessante economicamente, facendo sì che lo sviluppo di macchine che possano sfruttare fonti energetiche alternative sia ancora molto lento e scarsamente stimolante fino al recente passato.

Hanno per contro importanti svantaggi:

·         Sono inquinanti, anche se con l'utilizzo di macchine moderne questo problema si è notevolmente ridotto. Una forma di inquinamento è data dalla diffusione in atmosfera di sostanze associate naturalmente a questi combustibili. Per esempio la liberazione di anidride solforosa (SO2) responsabile del fenomeno delle piogge acide.

·         Il loro utilizzo determina un incremento della quantità di CO2 in atmosfera, un gas non direttamente inquinante, ma oggi considerato come il maggiore imputato del surriscaldamento globale. La quantità di CO2 emessa dipende dal tipo di combustibile utilizzato, a parità di energia prodotta il carbone produce una quantità quasi doppia di anidride carbonica rispetto al gas naturale.

·         Non sono risorse rinnovabili, dato che il processo di fossilizzazione della sostanza organica è estremamente lungo e la quantità che oggi si fossilizza è trascurabile rispetto ai fabbisogni energetici della società in cui viviamo.

Questo comporta un progressivo esaurimento dei giacimenti e quindi delle scorte disponibili, a fronte di un progressivo e costante aumento della domanda di energia (con conseguente aumento dei prezzi). L'aumento dei prezzi, la consapevolezza che le scorte disponibili sono destinate ad esaurirsi ed una maggiore sensibilità verso le tematiche ambientali, ha accentuato le politiche di diversificazione delle fonti dei singoli paesi, favorendo lo sviluppo di sistemi di approvvigionamento energetico alternativi ai combustibili fossili.

Le fonti alternative non rinnovabili

A fare da elemento di disturbo nel gioco delle parti fra irocarburi e le fonti rinnovabili, ci sono altre due fonti alternative non rinnovabili:

·         Il carbone → Il carbone ha una quantità di riserve molto superiore a quelle del petrolio e del gas naturale. Agli attuali consumi e prezzi e con le conoscenze attualmente possedute circa i siti minerari esistenti, c'è carbone ancora per 160 anni circa. Pur essendo il carbone la fonte energetica più inquinante, a causa della produzione elevata di anidride carbonica e solforosa, lo sviluppo tecnologico degli ultimi anni, permette di considerare ormai aperta la strada verso il carbone pulito. La tecnica è quella della gassificazione integrata a ciclo combinato (IGCC), che permette di convertire il carbone in carburante pulito prima della combustione, riducendo fortemente l'anidride solforosa, presente normalmente nelle emissioni gassose di ossidi di azoto, il particolato e l'anidride carbonica. Due altri vantaggi competitivi del carbone rispetto alle fonti petrolifere sono: il suo minore costo e la sua distribuzione geografica più ampia.

·         L'uranio → E' una fonte non rinnovabile che ha a che fare con le centrali nucleari. Dopo gli entusiasmi giovanili degli anni Sessanta, quando la maggiorparte degli Stati industriali, compresa l'Italia, iniziarono una corsa sfrenata alla costruzione di centrali, a partire dalla fine degli anni Ottanta, ci fu un rallentamento. La causa principale fu l'indcidente di Chernobyl in Ucraina il 28 aprile 1987, quando il reattore della centrale locale si incendiò liberando una nube tossica che colpì buona parte dellìEuropa orientale. Da oltre vent'anni l'incidenza percentuale dell'energia nucleare sui consumi mondiali di energia è bloccata intorno al 6%.

Le fonti rinnovabili

Con il termine energie rinnovabili si intendono quelle forme di energia generate da fonti di energia che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano o non sono "esauribili" nella scala dei tempi "umani" e, per estensione, il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future. Sono dunque forme di energia alternative alle tradizionali fonti fossili e molte di esse hanno la peculiarità di essere anche energie pulite ovvero di non immettere in atmosfera sostanze nocive e/o climalteranti quali ad esempio la CO2. Esse sono dunque alla base della cosiddetta economia verde.

Le energie rinnovabili si dividono principalmente in:

• Energia eolica
• Energia solare
• Energia marina
• Energia idroelettrica
• Energia geotermica
• Energia da biomasse

In questo blog illustreremo e spiegheremo i pro e i contro dell'energia eolica.

Che cos'è il vento

Il vento è figlio della “radiazione”.
La radiazione è energia trasmessa da una fonte in forma di onde elettromagnetiche o di fotoni. Le fonti che generano radiazione e che interessano la formazione dei venti sono due:

• Il Sole
• La Terra

Il primo, grazie alla reazione termonucleare che si realizza nel suo corpo a causa di una temperatura estremamente elevata (intorno ai 2 milioni di gradi Kelvin), genera un’enorme quantità di calore che irraggia nello spazio: è la cosiddetta “radiazione cosmica” con una presenza massiccia di raggi ultravioletti, che attraversano indenni lo strato di ozono che circonda al suo interno la terra, dandole luce e calore.
Grazie ai raggi solari la terra si riscalda (e si raffredda), creando a sua volta una nuova sorta di radiazione detta “radiazione terrestre”. Questa radiazione viene assorbita a sua volta dagli strati inferiori dell’atmosfera e non si disperde nello spazio. La presenza nell’aria dell’atmosfera di vapore acqueo, oltre che di azoto e di ossigeno, a causa dell’energia terrestre, trasforma il suddetto vapore in un condensato, cioè nubi, che a loro volta restituiscono alla Terra una radiazione detta “radiazione celeste”.
E dal gioco combinato e alternato di queste radiazioni(cosmica, terrestre, celeste) che nasce il vento.
Quando diverse masse d’aria vengono a contatto, l’area dove la pressione è maggiore tende a trasferire aria dove la pressione e minore, dando luogo a un flusso verticale o orizzontale d’aria.
L’aria si espande perché si muove verso zone a pressione inferiore, ed espandendosi si raffredda; di contro l’aria fredda, che dall’alto si muove verso il basso per sostituirla, passando da zone a bassa pressione a zone ad alta pressione, si comprime e quindi si riscalda.
I venti sono inoltre distinti in:

• Planetari → I venti planetari sono causati dalla differenza di irradiazione solare tra l’equatore e i poli.
• Locali → I venti locali sono generati da due diversi meccanismi di riscaldamento differenziale, che riguarda l’uno la Terra e l’acqua e l’altro le superfici inclinate delle colline e delle montagne, da un lato, e le pianure dall’altro.
  
  

Nel primo caso la radiazione solare durante il giorno raggiunge la superfice terrestre e ne viene assorbita, provocandone un rapido riscaldamento. La radiazione solare, invece, che raggiunge la superfice dell’acqua, viene solo in parte assorbita dagli strati superficiali, mentre la restante parte viene trasmessa agli strati più profondi e parte di essa provoca l’evaporazione, ed è questo il motivo per cui vi è un minor riscaldamento della superfice liquida. Le masse d’aria, a contatto con la Terra, si riscaldano quindi più di quelle a contatto con l’acqua e si muovono verso l’alto sostituite da queste ultime (brezze marine). Durante la notte questo meccanismo si inverte (brezze di Terra), poiché la Terra si raffredda più rapidamente dell’acqua.

Nel secondo caso si ha sempre un diverso grado di riscaldamento, maggiore sui pendii di colline e montagne, rispetto a valli o pianure, a causa delle variazioni nella densità di variazione solare incidente.
Diffusamente gli impianti installati per generare energia dal vento utilizzano per ora i venti locali.

Storia e geografia del vento

Fin dall'antichità il vento ha avuto molteplici utilizzi da parte delle varie popolazioni.

Grazie all’avvento della vela, che sostituì i rematori e la forza umana, il commercio mondiale ha avuto sviluppi notevoli dal V secolo a.C. Tuttavia si ha testimonianza che l'utilizzo delle vele, risalga agli egizi già 4000 anni prima di Cristo, e fino alla fine del diciottesimo secolo fu l'unico mezzo di propulsione.
A terra il vento fu utilizzato per creare energia meccanica con lo scopo di far funzionare i mulini, per macinare grano o olive, ma anche per prosciugare terreni o attingere l'acqua dai bacini. Il primo mulino girevole fu costruito in Europa nel dodicesimo secolo e da allora si diffuse anche in Francia ed Italia. Questo tipo di mulino è caratterizzato dall'avere il rotore ad asse orizzontale, con quattro grandi pale che ruotano sempre perpendicolari al vento da qualunque direzione esso spiri. Dal tredicesimo secolo in poi i mulini a vento si diffusero ampiamente in Inghilterra, Germania, Olanda, Francia per quanto riguarda l'Europa e dal 1854 negli Stati Uniti. La vera svolta dell'utilizzazione industriale dell'energia del vento, si ebbe, tuttavia, negli anni Ottanta, con la costruzione in Danimarca del primo impianto con potenza pari a 0,05 Kw. Negli anni successivi si costruirono impianti eolici con una potenza sempre maggiore:

• Anni 90 → Potenza media di 500 Kw.
• Anni 2000 → Potenza media 1300 Kw.
• Al giorno d'oggi esistono già impianti con potenza di 5000 Kw.

Tecnologia del vento

Un “generatore eolico” è costituito fondamentalmente da tre parti, ognuna delle quali con funzioni diverse:

• Una torre di sezione circolare rastremata verso l'alto, appoggiata saldamente al terreno con spesse fondazioni, con funzioni di sostegno; all'interno della torre corrono i cavi per il collegamento con le linee elettriche esterne.
• Una “gondola” o navicella che contiene all'interno l'albero di trasmissione, il moltiplicatore di giri e l'apparecchiatura elettrica con “funzione di generatore di corrente”.
• Un rotore costituito da due o tre grandi eliche di metallo (raramente una), il cui profilo ricorda le eliche impiegate in aeronautica prima dell'arrivo dei jet.

Lo sfruttamento dell'energia del vento è quindi concettualmente molto semplice, tuttavia, l'obiettivo di aumentare al massimo l'efficienza e la durata dell'impianto ha portato alla progettazione e alla realizzazione di diverse configurazioni. In primo luogo si possono distinguere le turbine ad asse orizzontale da quelle ad asse verticale.

Le prime sono le più diffuse e possono raggiungere notevoli dimensioni, fino a quasi 200 metri di altezza e 40 metro di lunghezza delle pale. Si tratta ovviamente di modelli adatti all'installazione in siti particolari per esempio in Artide e in Antartide, dove le condizioni ambientali sono molto sfavorevoli, ma c'è una grande abbondanza di vento e non sarebbe possibile generare energia elettrica in altri modi.

Le seconde sono turbine a vento anche molto piccole, con potenze ridotte, fino a 50 W, che possono essere utilizzate da privati per alimentare in modo autonomo abitazioni e addirittura camper, barche a vela e altri piccoli veicoli.

Va comunque ricordato che la potenza di un generatore eolico è proporzionale all'area interessata alle eliche del rotore (tanto più lunghe sono le eliche, tanto più si sviluppa energia) e dall'altezza delle torri (ogni 10 metri di altezza si ha un aumento delle prestazioni di oltre il 20%).

In definitiva le variabili che condizionano la resa di un generatore eolico sono:

• Le ore di vento all'anno.
• La densità dell'aria.
• La velocità del vento.

Quest'ultima viene misurata sulla base della scala di Beaufort. La velocità ideale per il buon funzionamento di un generatore eolico deve essere di 7-8 metri al secondo, pari a 25-30 km/h che nella scala di Beaufort corrisponde a “vento moderato”.