Come funziona l'eolico d'alta quota

L'attività dei ricercatori si indirizza verso la creazione di centrali eoliche innovative

L'uomo utilizza l'energia eolica da molto tempo; i mulini del passato oggi sono stati sostituiti da comuni impianti eolici a turbine. Ricercatori e società energetiche, tuttavia, sono convinti che esistano modi alternative per utilizzare il vento per produrre energia: aquiloni o piccoli aeromobili in grado di sfruttare la potenza del vento ad altitudini superiori rispetto ai comuni impianti eolici.

Oggi, quando parliamo di energia eolica, pensiamo spesso all'offshore e all'onshore, e alle centrali tradizionali, costituite da torri ancorate dotate di navicella e rotore a pale. Ma esistono anche altri modi per sfruttare la potenza del vento: la formula magica è "Airborne Wind Energy" (AWE), o eolico d'alta quota. L’espressione "eolico d'alta quota" fa riferimento a sistemi che utilizzano l'energia eolica per generare elettricità in modo non convenzionale: sistemi aerei a spinta ascensionale, come aquiloni o piccoli aeromobili, che alimentano un generatore a terra tramite un cavo. Grazie alla lunghezza del cavo, regolabile con flessibilità, l'aeromobile può raggiungere altitudini più elevate dove, di regola, i venti sono più costanti e più forti.

Progetti di interesse

In Svizzera, alcune start-up, l'ETH e le università di scienze applicate (come l'Università di Scienze e arti applicate della Svizzera nordoccidentale) stanno lavorando a vari progetti in questo ambito. Un team di otto studenti dell'ETH di Zurigo sta attualmente conducendo ricerche proprio su questi tipi di sistemi di volo autonomo, con l'obiettivo di sviluppare, entro un anno, un sistema di generazione di energia eolica d'alta quota, dall'idea al prototipo ottimizzato. Nelle loro parole: "Il nostro progetto dimostra che le problematiche dell'approvvigionamento energetico futuro non possono essere risolte unicamente mediante tecnologie convenzionali".

L'interesse per l'impiego efficiente di fonti energetiche sostenibili e rinnovabili è oggi elevato come mai prima, commenta il Prof. Dr. Paolo Ermanni, Vice Rettore per la formazione continua presso l'ETH di Zurigo.

Funzionamento 

Essenzialmente, per generare elettricità è possibile utilizzare due tipi di sistemi. Nel primo tipo, il generatore è collegato direttamente all'aeromobile e l'energia viene instradata verso terra tramite un cavo. Oggi, in Europa, ci si concentra maggiormente sui sistemi che generano energia da stazioni a terra. La produzione di elettricità avviene in due fasi. Durante la prima fase, di trazione, la spinta dell'aeromobile viene trasmessa a un generatore tramite cavo. Il cavo viene srotolato fino al raggiungimento dell'altitudine ottimale, dove avviene la generazione di elettricità.

Nella seconda fase, quella di raccolta, l'aeromobile viene riportato a terra. Grazie all'ottimizzazione del controllo e della struttura dell'aeromobile, l'energia consumata è inferiore a quella generata durante la prima fase. È possibile ottenere un'efficienza estremamente elevata grazie a uno schema di volo circolare.

Meglio dei mulini a vento?

All'estero (in particolare negli Stati Uniti e in Olanda), un certo numero di start-up hanno già sviluppato e sottoposto a test "macchine volanti" di questo tipo. 

All'avanguardia nel settore c'è sicuramente il "gigante" tedesco dell'elettricità E.on. Secondo le dichiarazioni di E.on, un campo di prova e dimostrativo di questa "tecnologia di generazione potenzialmente rivoluzionaria" verrà costruito in Irlanda (nella regione di Mayo). Presso il sito verranno testati diversi dispositivi che si libreranno a un'altezza di circa 450 metri dal suolo: un'altitudine non alla portata delle centrali eoliche comuni, che sfruttano il vento a 150/200 metri dal suolo.

Meno "distruttivo"

Sono attualmente in fase di test aquiloni o alianti completamente automatici. Il vantaggio degli aquiloni è che, per generare energia, richiedono una quantità minima di materiale in volo. Gli alianti dotati di sensori sono più complessi, ma anche più semplici da controllare, e più stabili in termini di produzione di energia. Elementi comuni ai due sistemi: la struttura dalla visibilità molto minore, rispetto alle centrali eoliche, spesso criticate per il loro impatto sul paesaggio, e l'impiego di quantità nettamente molto inferiori di calcestruzzo e acciaio. La società "Ampyx", con sede centrale in Olanda, promette "il 90% di materiale impiegato in meno a parità di produzione". I pionieri della tecnologia ritengono inoltre che, mediante questi metodi, sia possibile produrre energia eolica in modo redditizio anche senza sovvenzioni. La start-up tedesca "Enerkite" prevede che, con grazie ai propri sistemi ad aquiloni, sarà possibile inviare energia eolica alla rete a costi di produzione compresi tra due e quattro centesimi al kilowattora.

Axpo segue con interesse i progetti AWE da qualche tempo. Oliver Kopp, Head of Investment Management New Energies di Axpo, ritiene che l'eolico ad alta quota possa fungere da "integrazione all'eolico onshore". "Questi sistemi, potendo sfruttare venti d'alta quota più forti e costanti, sono utilizzabili anche in luoghi con meno vento totalizzando comunque una quantità circa doppia di ore a pieno carico". Inoltre, le risorse richieste sono notevolmente inferiori, grazie alle caratteristiche di progettazione dei sistemi, che conferiscono loro mobilità e versatilità di utilizzo. Oggi, tuttavia, "è ancora troppo presto per sbilanciarsi in modo definitivo sull'efficienza dell'eolico ad alta quota". Prodotti per uso commerciale non sono ancora disponibili; tuttavia, le prime aziende e i primi investitori visionari sono già attivi su questa strada: nell'opinione di Kopp "L'acquisizione di Makani, azienda leader in questo settore, da parte di Google, è un segnale che l'introduzione per uso commerciale sarà cosa del prossimo futuro".

In questi video sono reperibili ulteriori informazioni sui progetti: