Breve storia dell’energia eolica: all’origine della via del vento

di Silvia Lac del 5 novembre 2011

Come ogni energia rinnovabile, anche l’energia eolica vanta una storia millenaria che si perde alle origini della civiltà umana e ne accompagna lo sviluppo nel tempo. Vediamo insieme le principali tappe che hanno portato dai mulini a vento ai grandi impianti di oggi.

Breve storia dell’energia eolica: all’origine della via del vento

Già nell’antichità all’energia del respiro di Eolo era legato uno dei principali mezzi di comunicazione e commercializzazione del tempo: la navigazione a vela e il positivo esito di ogni viaggio, ruolo che ritroviamo nel celebre incontro dell’Odissea tra il Dio del vento e Ulisse.
Al di là del mito, che il vento esercitasse il suo fascino già sugli ingegneri del I° sec d.C. è dimostrato dai progetti di Erone di Alessandria, noto oltre che per l’invenzione della Eolipila, primo tentativo di utilizzare il vapore per produrre energia meccanica, per la ideazione di un organo meccanico azionato dalla circolazione dell’aria, di cui non è pervenuta traccia.

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Noti e conosciuti come sinonimo di paesaggio nordico, e in particolare modo olandese, sono i mulini a vento, tra le più conosciute applicazioni di energia eolica al servizio dell’uomo.
Pochi sanno però che l’origine di queste strutture si perde nelle “notti orientali”.
Sembra che il primo mulino a vento con pale sia stato costruito nell’antica Babilonia nel 2000 a.C. ed è nella zona della Mesopotamia, nell’attuale regione del Seistan, a cavallo tra Iraq e Afghanistan, che ancora oggi possiamo ammirare i resti delle strutture eoliche dell’VIII° – IX° sec. caratterizzate da moto su asse verticale cui erano collegate vele rettangolari.
Esempi che, secondo ipotesi accreditate, avrebbero dato il via al futuro sviluppo di motori eolici in Cina, dove ne è testimoniata l’esistenza a partire dal 1219.

Nel Medioevo i mulini vengono introdotti anche in Europa. La prima presenza registrata è su territorio francese, risale al 1100, e dimostra un importante cambiamento strutturale rispetto al modello persiano: il movimento non è più verticale ma su asse orizzontale, una caratteristica comune ai motori eolici odierni. Se però queste prime applicazioni erano di natura meccanica e destinate ad uso prettamente agricolo, come indica l’etimologia della parola, mulino deriva da “mola” la ruota per la macina dei cereali, e idraulico, di pompaggio delle acque per la bonifica dei terreni, è nell’800 che la tecnologia eolica compie i suoi più importanti passi verso la produzione di energia elettrica.

L’introduzione della dinamo, invenzione del belga Gramme, ha un ruolo importante nella fase di modernizzazione di questo modello. Il vero turning point si ha nel 1887 con le sperimentazioni sui diversi modelli di turbina del professore scozzese James Blyth dell’Anderson College, Glasgow (oggi sede della Strathclyde University) e la costruzione in Ohio, Stati Uniti, della prima turbina eolica del Professor Charles F. Brush. Caratterizzata da un picchetto da 17 metri di diametro e una grande coda per muovere il rotore, così è denominato l’insieme di pale, mozzo, albero lento e meccanismo pitch-control, al riparo del vento era in grado di produrre 12 kW.
Oggi con le stesse dimensioni è possibile raggiungere i 100kW di potenza, ma è comunque degna di nota la lungimiranza di tale progetto rappresentata dalla presenza di un trasformatore, per l’adattamento dell’energia continua al voltaggio richiesto dal sistema.

Nel 1891 è il danese Poul La Cour, spinto dalla volontà di portare l’elettricità anche nelle campagne della Danimarca, a risolvere uno dei principali problemi presentati dall’eolico: come immagazzinare l’energia prodotta. La questione fu risolta tramite elettrolisi, mentre interventi di tipo meccanico, come la diminuzione del numero di pale, il nuovo design a rotazione permisero di dare vita al primo mulino sperimentale Askov, in grado di produrre una potenza costante, ampiamente poi utilizzato nei Paesi nordici.

La storia dell’energia eolica si intreccia poi con gli studi di aeronautica, focalizzati sul perfezionamento delle eliche e sul potenziamento dei motori.

Negli anni ‘20 si assiste alla messa a punto della turbina eolica Darrieus, dal nome del suo inventore, la prima ad asse verticale. Meglio conosciuta come il “mulino a vento eggbeater”, questo tipo di turbina si riconosce per la tipica struttura simile a quella di un “frullino da cucina”: al rotore dalla struttura sottile nella parte superiore e inferiore sono fissate a semicerchio delle lame sottili quasi a formare un arco. In uso ancora oggi, questa tipologia di turbina si attiva quando il vento supera i 10km orari e può raggiungere velocità superiori ai 40 km. La stabilità è uno dei suoi punti critici quindi viene fermata quando il vento supera i 70km orari.

Nel 1931 l’ex Unione Sovietica stupisce con la costruzione a Balaclava, in Crimea, di un generatore da 100kW di grandi dimensioni, 30 metri di altezza torre, e buona efficienza energetica. Ma il primato mondiale viene raggiunto dall’America nel 1941 quando nel Vermont si inaugura la prima turbina megawatt, 1250 kW prodotti, opera di Palmer Cosslett Putnam.

Dopo anni di stasi, dati dal boom di fonti di energia fossile, la crisi petrolifera degli anni ‘70 riporta l’attenzione sullo sviluppo di energia rinnovabile, come l’eolica, coinvolgendo l’attenzione di importanti enti istituzionali e di ricerca, come la NASA in America. Sostenuti dal governo federale, iniziano gli studi sulle tecnologie multi-magawatt oggi ancora valide e la sperimentazione sul territorio di diverse turbine. Nel 1980 nel New Hampshire, Stati Uniti si dà il via al primo parco eolico al mondo composto da 20 turbine. Nonostante il fallimento di questo progetto, l’America riesce in breve a battere due record: nel 1981 con il 7.5mW Mod-2 e nel 1987 con la 3.2 mW dimostrando al mondo la possibilità di utilizzare turbine di grandiose dimensioni uniche per livelli di produzione energetica.

Gli anni ‘90 sono quelli del primo parco off-shore, nel 1991 a Vindeby Danimarca vengono installate 11 turbine da 450kW, e on-shore, nel Regno Unito a Delabole in Cornovaglia, in un agriturismo vengono collocate 10 turbine per produrre energia sufficiente ad alimentare 2.700 case.
E ancora in questi anni si assiste ad un grande investimento del Regno Unito su questo tipo di energia con l’apertura del O’Doune Braes parco eolico scozzese in grado di produrre 72mW di potenza. Il governo britannico ha poi dichiarato di voler raggiungere entro il 2020 l’ambizioso traguardo di soddisfare il fabbisogno energetico domestico attraverso la produzione di energia elettrica eolica e quindi il massiccio investimento in parchi eolici off-shore.

Dal vento al mare, gli studi sull’eolico di Darrieus hanno portato in tempi recenti Alexander Gorlov, ingegnere russo, ad applicare lo stesso principio alle turbine sottomarine per produrre nuova energia sfruttando il moto delle onde e delle maree.

Eolo con il suo soffio spinge la nostra civiltà verso nuove conquiste, anche oggi.

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