Se ne parla spesso dei vantaggi e svantaggi delle rinnovabili e del problema della loro intermittenza (il dispatched-by-God problem). Il problema si pone semplicemente: se ho 1 MW di potenza eolica (o solare) installata e quella smette di fornirmi energia (il vento cala o, meno drasticamente, scoppia un temporale e quindi inizia ad esserci troppo vento) devo affidarmi ad una risorsa di emergenza normalmente a combustibile fossile (gas, carbone, petrolio ecc). Quindi finisce che per 1 MW di fabbisogno ne installo il doppio.

Interessante il commento di questo articolo che minimizza il problema dell’intermittenza dell’energia eolica sottolineando che il problema non è il backup ma la flessibilità dell’intero sistema che si può ottenere in quattro modi: 1. previsione 2. trasmissione 3. demand-side management 4. conservazione (storage) dell’elettricità. Interessante articolo che merita ulteriori approfondimenti. Comunque, i dati parlano chiaro: in Nord Europa nel 2020 ci saranno 199 GW di energia rinnovabile intermittente (eolico onshore e offshore, solare) al pari di un 486 GW di potenza installata di energie convenzionali nel 2010. Ovviamente l’Europa continentale ha dei grossi vantaggi rispetto al Regno Unito (e isole comunque), maggiore ampiezza geografica (quindi le condizioni metereologiche sono meno di impatto), grosso potenziale idroelettrico come backup, ma comunque alcune analisi (si veda qui) dipingono un sistema elettrico futuro molto influenzato dal meteo a breve termine con grandi differenze da nazione a nazione.

Comunque già oggi la situazione è assai movimentata, capita in molti paesi (Germania ma anche Texas ad esempio) che in alcuni momenti il costo dell’energia elettrica diventi negativo, per via del surplus di produzione eolica. Le soluzioni non sono semplici, visto che non si possono spegnere e accendere le pale così velocemente e facilmente si deve immagazzinare l’elettricità in eccesso, ma non è così semplice. Si può usare un impianto idroelettrico oppure altre soluzioni più tecnologiche come i volani (se ne parlava proprio questi giorni di un impianti negli Stati Uniti). Al momento si parla di molte soluzioni, anche avveniristiche o comunque promettenti (immagazzinare l’energia solare ad esempio), ma non è facile valutare i pro ed i contro, perché ogni tipo di produzione elettrica ha i suoi costi di 1. costruzione 2. smaltimento 3. manutenzione e mantenimento 4. integrazione con la rete esistente, se non si considera l’intero costo (l’equivalente del Total Cost of Ownership che si usa nel business management) per ogni anno previsto non è possibile fare confronti. E perciò non si decide in maniera razionale e si fa quindi una politica inefficace (e alcune volte sciagurata).

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1. Un articolo sul costo negativo dell’elettricità in Danimarca nel 2009

2. Idem per il Texas nel 2009

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Interessante il trend generale, di certo siamo ancora lontani dal 20% medio per tutti i paesi, tutti quelli più popolosi devono ancora modificare il loro mix energetico, la Gran Bretagna sembra essere assai lontana dall’obiettivo. Per riassumere un po’ la distanza che manca ad ogni paese per raggiungere il proprio target: l’Italia deve passare dal 6.6% al 17%, Germania da 8.9% a 18%, Francia da 11% a 23%, UK da 2.2% a 15% [fonte Europe Energy Portal].

Al di fuori dell’Europa, i paesi in via di sviluppo d certo dovranno prima stabilizzare la loro domanda energetica (vedere qui per un trend) e poi concentrarsi sul mix, sperando che il consumo di carbone diminuisca (si vedano le immagini seguenti):

Di certo rimane il dubbio di come si sostituiranno tutte queste centrali a carbone in Cina: la mia impressione è che semplicemente non si sostituiranno, se non in un futuro remoto che difficilmente siamo in grado di immaginarci ora. Il grafico a destra (sempre fonte EIA) invece offre uno sguardo sul mix energetico futuro dove sembra intravedersi tra il 2007 e il 2035 un aumento di diffusione delle rinnovabili, senza comunque cambiare il sostanziale equilibrio tra le varie fonti.

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1. Reegle – Clean Energy Information Portal

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La Energy Ball è una microturbina eolica dalla peculiare forma che sembra proporsi molto bene per essere usata in scenari urbani: silenziosa ed efficiente. La Home-Energy, la casa produttrice, sul loro sito ospitano una serie di caratteristiche tecniche, nonché fotografie e video. Una turbina, dal peso di 30 kg, con una velocità media del vento di 7 m/s (un vento debole) produce 500 kWh e arriva ad una potenza massima di 500 W. La versione V200, più grande, arriva a 2.5 kW. Il generatore, costruito in Olanda, sembra essere completamente silenzioso. Addirittura su Youtube c’è anche un piccolo video slideshow di una Energy Ball montata sul Vesuvio, a Napoli.

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Un paio di mesi fa mi è capitato di leggere di alcuni investimenti nell’ordine dei 2 milioni di euro di una compagnia scozzese sulle tecnologie per ricavare energia dal moto ondoso marino in maniera innovativa.

Le onde si possono definire energia solare di terza mano, perché sono prodotte dal vento che a sua volta deriva dal riscaldamento solare. L’energia può essere catturata in diversi modi, vediamo un paio di esempi.

La AWS propone un sistema molto particolare: 6-7 metri sotto il livello dell’acqua si ancorano dei cilindri da 40 metri di 800 tonnellate al cui interno c’è un generatore che produce energia al movimento verticale causato dal moto ondoso. Su Renewable Energy UK c’è un breve articolo con una foto ed uno anche su Bright Hub.

Il sistema della Pelamis invece è composto da una struttura galleggiante composta da dei cilindri uniti da giunti, le onde la fanno muovere e il movimento alimenta dei generatori idraulici. Qui un bel video rende l’idea:

httpv://www.youtube.com/watch?v=JYzocwUfpNg

I generatori della Pelamis hanno una potenza di 750 kW per ogni “serpentone” di 700 tonnellate. Quello della AWS produce 1 MW ed è sommerso, al contrario di quello Pelamis, ma ambedue richiedono comunque molte tonnellate di materiali: importante quindi confrontare oltre alla produzione di energia quali sono i costi per produrre i generatori e di quanto materiale (tra cui l’acciaio) si ha bisogno. Una turbina eolica off-shore richiede 500 tonnellate  di acciaio per 3 MW, il Pelamis di 350 tonnellate per 750 kW e per il sistema AWS non so nelle 800 tonnellate quanto acciaio ci sia. Comunque c’è da dire che l’idea di avere i generatori sotto la superficie del mare risulta interessante: l’impatto ambientale può essere più elevato per via dei basamenti per ancorare i generatori sul fondale marino ma non impediscono la navigazione e sono sicuramente più resistenti alle intemperie.

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1. Presentazione PowerPoint sul sistema AWS
2. Homepage della Pelamis

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• 253 TWh con fonti tradizionali (172 TWh solo di gas naturale)
• 59 TWh di fonti rinnovabili (41 di idroelettrico, 7.5 da biomasse e rifiuti, 5.5 di geotermico e 4.5 di eolico e pochi spiccioli di fotovoltaico)

Chiudiamo con le statistiche (ne trovate moltissime su Internet, non dimenticate la pagina di Wikipedia).

Parliamo un po’ di impanti eolici: con un vento di 22 km/h (6 m/s) la potenza media erogata da una wind farm è di 2 W/m² [fonte MacKay] perché un generatore eolico per fornire la potenza nominale ha bisogno di una velocità del vento di 12-14 m/s (43-50 km/h). Prendiamo i dati di un impianto esistente, Collarmele (Abruzzo), secondo i dati ufficiali del Comune e della Regione Abruzzo, ad una quota di circa 1100 metri vi sono 5 generatori da 1.5 MW ognuno (7.5 MW totali) su un’area di 40 ettari, lo spazio prima occupato da 36 generatori mono-pala vecchi e sostituiti. Otteniamo quindi un valore di quasi 19 W/m² che però sono nominali, ovvero ottenuti se spirasse sempre un vento ideale di 12-15 km/h, né meno (al di sotto si produce meno energia) né di più (al di sopra di una certa soglia le pale sono fermate per motivi di sicurezza).  Per fare un ultimo confronto: una centrale termoelettrica, come quella a Cassano d’Adda vicino Milano, ha una potenza di 1000 MW su un terreno di 22 ettari, con un fattore di 4500 W/m².

Spero di aver evidenziato uno dei problemi dell’energia eolica, quello della bassa rendita a metro quadro, per sostituire l’impianto termoelettrico sopra menzionato con un impianto eolico simile a quello in abruzzo, avremmo bisogno di 55 kmq di spazio. Sperando che il vento non smetta mai di soffiare.

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