Proseguono gli appuntamenti formativi rivolti al personale di ARPA Toscana sul tema della transizione energetica. Alessandro Bianchini, ricercatore della Facoltà di ingegneria dell’Università di Firenze – Dipartimento di Ingegneria Industriale e coordinatore gruppo di ricerca per l’energia eolica, ha tenuto una lezione sull’energia eolica per spiegare il ruolo e l’importanza di questa fonte alternativa nel percorso verso la transizione energetica, che, come ci ricorda anche l’IPCC, non è possibile ritardare. 

In Italia da qui al 2050 dovremmo installare 2000 km quadrati di pannelli fotovoltaici, 0,7% territorio nazionale, e 6000 km lineare di turbine eoliche. Non si tratta di obiettivi ambiziosi ma ordinari se vogliamo raggiungere gli obiettivi richiesti per raggiungere la transizione energetica.

L’energia prodotta dal vento è tra le più antiche, la prima turbina eolica, risalente a circa 2000 anni fa, è stata ritrovata nella ex Persia; si trattava di una struttura di legno con pelli che facevano da pale, utilizzata per trasformare il vento in energia meccanica e frantumare i cereali per fare la farina.

La conversione del vento in energia meccanica è stata la forma di sfruttamento dell’energia eolica per molti secoli, almeno fino alla fine del 1800, quando per la prima volta si è trasformata l’energia eolica in energia elettrica.

Dalla fine del 1800 fino al 1970, quasi nessuno si è occupato seriamente dell’energia eolica, un solo capo di Stato, Papa Giovanni XXIII, ebbe modo di parlare dell’importanza dell’energia prodotta con il vento, valorizzando le energie alternative e l’economia sostenibile. La vera spinta sull’eolico si ha negli anni ‘70, con la crisi dei paesi OPEC ed il conseguente aumento vertiginoso del prezzo del petrolio ed un forte scompenso per l’economia mondiale dovuto all’accesso contingentato all’energia elettrica. In questa situazione alcuni paesi, primo tra tutti la Danimarca, completamente dipendente dal fossile, si trovarono al freddo. L’evento determinò, in molti Governi, la decisione di non dipendere in modo esclusivo dalle fonti energetiche fossili.

Stato dell’energia eolica a livello mondiale

Nei primi anni 2000, il leader nell’eolico, a livello mondiale, era la Germania, seguita da Spagna, Stati Uniti, Danimarca, Olanda, Italia e Gran Bretagna. Dopo pochi anni, si è affacciata sullo scenario mondiale la Cina, che è salita in modo esponenziale, acquisendo il primato di leader mondiale nel settore.

A livello europeo buone posizioni sono detenute da Germania, Spagna e Gran Bretagna.  La Cina è un vero e proprio gigante ma l’Europa è riconosciuta, al momento, come la vera patria dell’eolico, per due ragioni:

1.  l’eolico contribuisce in maniera decisiva al nostro fabbisogno energetico, i dati del 2020 (pubblicati nel 2021) indicano che attraverso l’eolico si produce il 16% dell’ elettricità europea con un trend di crescita;
2. l’Europa è uno dei continenti dove si fa maggiore ricerca e quasi tutti i produttori di turbine eoliche sono europei.

In Europa la maggior parte del vento è presente nella parte Nord, in particolare sulla costa che si affaccia sul mare del Nord e in Gran Bretagna, ma se guardiamo alla risorsa eolica in mare anche alcune zone del Mediterraneo possono avere un valore rilevante per la produzione energetica eolica.

Possibili scenari per il futuro 

Wind europe, l’associazione di tutte le industrie del settore eolico in Europa, ha pubblicato, qualche anno fa, un rapporto dove delinea lo scenario al 2030, dal più al meno favorevole. Quest’ultimo, che auspichiamo di raggiungere, vede una potenza eolica installata che oltrepassa il 30% della domanda elettrica (si passerebbe dal 18% circa del 2022 al 30%), le prospettive sono interessanti e pure le aspettative, visto che dal 2020 registriamo un’impennata nell’installazione di impianti eolici.

Focus sull’Italia

Il nostro Paese è stato uno di quelli che maggiormente ha usato l’eolico in una fase iniziale, oggi siamo al 10° posto, a livello mondiale, per potenza installata. L’eolico è presente principalmente al Sud d’Italia dove il vento è maggiore. Per quanto riguarda, invece, la Toscana, non si tratta di una regione ventosa, nonostante questo non manca la produzione di energia da fonte eolica, tanto da avere una discreta potenza eolica installata che salirà, a partire dal prossimo anno, con il nuovo parco del Mugello, in provincia di Firenze.

In generale, guardando alle turbine eoliche installate, possiamo dire che l’Italia ha turbine eoliche piuttosto piccole perché “datate”. Oggi, la tendenza è quella di installare turbine eoliche più grandi, di conseguenza più potenti e con torri più alte, per alloggiare pale più grandi in grado di sfruttare il vento con maggiore efficienza.

Per l’Italia si aprono, quindi, prospettive in termini di rinnovamento (repowering), già ora gli investimenti nell’eolico sono in aumento ed il trend sta continuando a crescere tanto che, già dal 2016, l’eolico ha superato, a livello europeo, il carbone come fonte di produzione di energia elettrica, risultando la seconda fonte dopo il gas naturale e superando anche il solare.

In generale, guardando al costo rappresentativo delle fonti energetiche, l’eolico ha un costo competitivo, risulta tra quelle che costano meno a livello europeo, tuttavia ridurre ulteriormente questo costo non risulterò facile. Infatti, non si può agire sulla tecnologia dell’eolico, che è già a basso margine, ma si può fare leva solo sul costo aumentando la quantità di energia convertita.

Un altro elemento a favore dell’eolico risiede nel fatto che gli impianti eolici hanno un basso consumo di acqua, tra tutte le rinnovabili è quella che salva di più la risorsa idrica, quindi tra le più sostenibili dal punto di vista ambientale. Fattore da non sottovalutare se consideriamo che la produzione energetica complessiva, in Europa, utilizza il 44% di tutta l’acqua consumata, sostanzialmente per il raffreddamento degli impianti di produzione di energia.

L’eolico ha costi bassi e non è idrovoro, nonostante ciò ancora incontra tanta resistenza sia da parte della popolazione che da parte della politica. Una turbina eolica ha degli impatti ambientali, come qualsiasi altro sistema energetico e/o industriale, ad esempio: rumore, impatto sulla flora e fauna sia terrestre che marina, vibrazioni, modifica del paesaggio. 

Tutti gli impatti ambientali vengono presi in considerazione in fase autorizzativa. Il nostro Paese è molto severo in fase di valutazione, ma se vogliamo realizzare la transizione energetica, bisogna semplificare l’azione della burocrazia ed accelerare i percorsi autorizzativi, che, oggi, durano dai 5 ai 7 anni. Oltre ai tempi lunghi dei procedimenti amministrativi, dobbiamo considerare che ci sono molti megawatt di progetti autorizzati ma bloccati da ricorsi giudiziari. Infatti, un altro grosso problema da affrontare è la sindrome Nimby, ovvero la resistenza, l’opposizione, da parte della popolazione del territorio in cui dovrà sorgente l’impianto eolico. Tutti siamo a favore della transizione energetica e delle rinnovabili, purtroppo, quando si tratta di installare delle turbine nascono sempre problemi con la cittadinanza residente.

Le grandi sfide dell’energia eolica

Non è facile indicare il futuro dell’eolico in poche parole. In generale le turbine eoliche stanno diventando una parte sostanziale del mix energetico e gli impianti eolici, costituiti da turbine di grandi dimensioni, le ultime realizzate hanno pale più lunghe di 100 mt, sono in grado di incidere sui venti a livello globale. Quindi l’interazione con l’atmosfera è uno dei punti cardine della futura ricerca in questo settore. 

Un altro aspetto importante è rappresentato dal design e dall’ottimizzazione della macchina, le turbine eoliche appaiono facili ma al loro interno sono complesse, quindi il mondo scientifico sta lavorando a tecniche di design e ottimizzazione sempre più integrate. Inoltre, oggi, si cerca di produrre pale riciclabili e che non abbiano bisogno di terre rare.

Un’ulteriore sfida è rappresentata dalla gestione della potenza dall’eolico, che produrrà, nel futuro, da un quarto ad un terzo di tutta l’energia del Pianeta. L’energia da vento, però, è intermittente, è aleatoria, gestire una potenza fluttuante così grande nella rete di distribuzione non è, e non sarà, una faccenda banale.

Tra le linee di sviluppo dell’energia eolica troviamo, inoltre, l’ esplorazione di nuovi contesti dove installare turbine eoliche, in particolare impianti off shore oppure integrati nell’ambiente urbano, scenario, ad oggi, ancora molto complesso.

L’eolico off shore costituisce una frontiera importante, non solo si trova lontano dalle attività antropiche ma è in grado di sfruttare un profilo di vento migliore, perché in mare il vento è più forte anche ad altezze minori. Questa tipologia di impianti, al momento, sono presenti nel mare del Nord dove c’è vento ed acque basse in cui ancorare gli impianti.

La questione si complica quando le fondazioni per le turbine eoliche devono essere fatte a profondità superiori ai 50 mt, in questo caso bisogna optare per l’eolico galleggiante (floating), che richiede di mettere le pale eoliche sulle piattaforme ancorate al fondo. I progetti di floating stanno aumentando, grazie anche alla ricerca, che studia non solo i venti ma anche il moto ondoso. Questi impianti rappresentano una grande prospettiva per il futuro, in particolare nel Mediterraneo, dove è previsto di installare 72 gigawatt di eolico galleggiante da qui al 2034, di cui più della metà in acque italiane. Inoltre per fare eolico galleggiante abbiamo bisogno di porti dedicati, in quanto le turbine off shore galleggianti si assemblano in porto e poi si trascinano nel luogo di ubicazione. Il nostro paese ha molti porti ri-convertibili: 10 in tutta Italia, due in Toscana.

In conclusione possiamo dire che la potenzialità di questa tecnologia è grande: l’energia eolica è quella che sta crescendo di più, le macchine sono sempre più performanti e, nel prossimo futuro, sarà possibile installare l’eolico in ambienti, più complessi come in mare o in città andando ad integrare altre fonti di produzione energetica, come il solare.

Siamo già in ritardo, quindi, dobbiamo agire subito.