L' energia eolica è l' energia del vento , la forza motrice ( energia cinetica ) viene utilizzata nello spostamento di barche a vela e altri veicoli o trasformata con un dispositivo eolico , come una turbina eolica o un mulino a vento , in un'energia variamente utilizzabile. L'energia eolica è energia rinnovabile .
L'energia eolica è una fonte di energia intermittente che non viene prodotta su richiesta, ma in base alle condizioni meteorologiche ; richiede quindi la sostituzione di impianti di produzione o stoccaggio durante i periodi di indisponibilità. Questi possono essere previsti con una precisione abbastanza buona. La quota dell'eolico nella produzione elettrica mondiale ha raggiunto il 4,8% nel 2018 ed è stimata al 5,3% nel 2019. I principali paesi produttori sono la Cina (28,4% del totale mondiale nel 2019), gli Stati Uniti (21,2%) e la Germania ( 8,8%.
L'energia eolica prende il nome da Eolo ( antico greco Αἴολος , Aiolos ), il dio dei venti nella mitologia greca .
L'energia eolica viene utilizzata in tre modi:
Fino al XIX ° secolo, l'energia eolica è stata usata per fornire lavoro meccanico.
Il primo uso di energia eolica è la velieri : gli indizi suggeriscono che sarebbe stato utilizzato nel Mar Egeo dal XI ° millennio aC. dC (vedi Navigazione nell'antichità ). La popolazione dell'Oceania avveniva probabilmente per viaggi in barca a vela, per lunghe traversate di centinaia o migliaia di chilometri in mare aperto.
Intorno al 1600, l'Europa aveva da 600.000 a 700.000 tonnellate di navi mercantili; secondo statistiche francesi più precise, intorno al 1786-1787, la flotta europea raggiunse i 3,4 milioni di tonnellate; il suo volume si sarebbe quindi quintuplicato in due secoli. La potenza eolica spesa nella propulsione di queste navi può essere stimata tra 150.000 e 230.000 HP, senza tener conto delle flotte da guerra.
L'altro uso principale di questa energia era il mulino a vento usato dal mugnaio per trasformare i cereali in farina o per schiacciare le olive per estrarre l'olio; possiamo anche citare i numerosi mulini a vento utilizzati per drenare i polder in Olanda . Il mulino a vento è apparso nel territorio dell'odierno Afghanistan ; era utilizzato in Persia per l' irrigazione già nel 600 . Secondo lo storico Fernand Braudel , “Il mulino a vento appare molto più tardi della ruota idraulica. Ieri si credeva provenisse dalla Cina; più probabilmente, proveniva dai paesi alti dell'Iran o del Tibet. In Iran, mulini probabilmente guardano al VII ° secolo dC. DC , sicuramente il IX ° secolo " , animato da vele verticali erette su una ruota, che si muove in senso orizzontale (...) I musulmani si sono diffusi questi mulini per la Cina e il Mediterraneo. Tarragona , al limite settentrionale della Spagna musulmana, avrebbe posseduto i mulini a vento del X ° secolo.
Braudel chiama "prima rivoluzione meccanica" la progressiva introduzione del XI ° al XIII ° secolo, mulini e mulini, "queste" forze attive "sono probabilmente di bassa potenza, da 2 a 5 HP per un'acqua ruota, a volte 5, al massimo 10 per le ali di un mulino a vento. Ma, in un'economia scarsamente fornita di energia, rappresentano una notevole potenza aggiuntiva. Più vecchio, il mulino ad acqua ha un'importanza molto maggiore della turbina eolica. Non dipende dalle irregolarità del vento, ma dall'acqua, grosso modo meno capricciosa. È più ampiamente distribuito, a causa della sua età, della molteplicità dei fiumi ... ” . "La grande avventura in Occidente, a differenza di quanto accaduto in Cina dove il mulino funzionerà orizzontalmente per secoli, è la trasformazione della turbina eolica in una ruota eretta nel piano verticale. , come avvenne con i mulini ad acqua. Gli ingegneri dicono che la modifica è stata geniale, la potenza è notevolmente aumentata. È questo nuovo mulino modello che si sta diffondendo nella cristianità. Gli statuti di Arles registrare la propria presenza nel XII ° secolo. Allo stesso tempo, era in Inghilterra e nelle Fiandre. Nel XIII ° secolo, tutta la Francia lo ha accolto. Nel XIV ° secolo, è già in Polonia e Moscovia, la Germania ha già la loro trasmesso " .
Il mulino a vento, più costoso da mantenere rispetto al mulino ad acqua, è più costoso a parità di lavoro, soprattutto per la macinazione della farina. Ma ha altri posti di lavoro: il ruolo principale del Wipmolen Paesi Bassi, dal XV ° secolo, e soprattutto dopo il 1600, è di operare le catene secchio che l'acqua tirare dal terreno e introduzione nel circuito. Saranno quindi uno degli strumenti della paziente riconquista dei terreni dei Paesi Bassi. L'altra ragione per cui l'Olanda è la patria dei mulini a vento è la sua posizione al centro del grande strato di venti occidentali permanenti, dall'Atlantico al Baltico.
Alla fine del XVIII ° secolo, alla vigilia della rivoluzione industriale , praticamente tutta l'umanità era fabbisogno energetico assicurato con le energie rinnovabili e l'energia eolica ha avuto una parte importante nel bilancio energetico, garantendo maggior parte delle esigenze di trasporto internazionale (vela navi) e parte dei trasporti interni (cabotaggio e navigazione fluviale) nonché le esigenze dell'industria alimentare (mulini a vento). Nel tentativo di valutare la distribuzione dei consumi per fonte energetica, Fernand Braudel stima la quota di navigazione a poco più dell'1%, contro oltre il 50% per la trazione animale, intorno al 25% per la legna e dal 10 al 15% per i mulini ad acqua; rinuncia a quantificare la quota dei mulini a vento, per mancanza di dati, pur precisando: "gli aerogeneratori, meno numerosi dei mulini ad acqua, possono rappresentare solo un quarto o un terzo della potenza delle acque disciplinate" . Possiamo quindi stimare la quota totale di energia eolica (vela + mulini a vento) tra | 3 e 5%.
L'aspetto della macchina a vapore e il motore diesel , hanno portato al declino dell'energia eolica nel XIX ° secolo; i mulini a vento sono scomparsi, sostituiti da mulini industriali. A metà del XX ° secolo, l'energia eolica è stata più utilizzata per la nautica e per il pompaggio (agricoltura, polder).
Agli inizi del XX ° secolo Alexei Féodossiévitch Vangengheim (1881-1937) è un sostenitore di energia eolica, ma lui è una vittima delle purghe staliniane; morì fucilato in Siberia. La sua vita è ripercorsa da Olivier Rolin nel libro Le M Meteorologue .
Successivamente, per diversi decenni, l'energia eolica è stata utilizzata anche per produrre energia elettrica in luoghi remoti e quindi non collegati alla rete elettrica (case, fattorie, fari, navi in mare, ecc .). Installazioni prive di accumulo di energia significavano che il fabbisogno energetico e la presenza di energia eolica erano simultanee. Il controllo dell'accumulo di energia tramite batterie ha permesso di immagazzinare questa energia e quindi utilizzarla senza la presenza del vento, questo tipo di installazione solo per esigenze domestiche, non applicata all'industria.
Dagli anni '90, i miglioramenti tecnologici nelle turbine eoliche hanno permesso di costruire turbine eoliche di oltre 5 MW ed è in corso lo sviluppo di turbine eoliche di 10 MW . I sussidi concessi dai governi hanno consentito il loro sviluppo in un gran numero di paesi.
L' efficienza energetica e la potenza delle turbine eoliche sono una funzione della velocità del vento. Per gli aerogeneratori tripala, all'inizio del range di funzionamento (da 3 a 10 m/s ), la potenza è approssimativamente proporzionale al cubo di tale velocità, fino ad un tetto di velocità da 10 a 25 m/s legato a la capacità del generatore. Le turbine eoliche a tre pale funzionano per velocità del vento generalmente comprese tra 11 e 90 km/h (da 3 a 25 m/s ). Oltre a ciò, vengono gradualmente fermati per fissare l'attrezzatura e ridurre al minimo la loro usura. Le turbine eoliche attualmente sul mercato sono progettate per funzionare nell'intervallo da 11 a 90 km/h (da 3 a 25 m/s ), siano esse di Enercon, quelle di Areva per l'eolico offshore, o quelle di Alstom, per l'onshore e offshore. turbine eoliche.
Come l'energia solare e altre energie rinnovabili , l'uso massiccio dell'energia eolica richiede o una fonte di energia di riserva per i periodi meno ventosi, o mezzi di stoccaggio dell'energia prodotta (batterie, accumulo idraulico) o, più recentemente, idrogeno , metanazione o aria compressa ).
La Cina ha emesso un riferimento tecnico per le turbine terrestri nelle zone soggette a uragani, uno standard applicabile da febbraio 2016, ma non obbligatorio. È stato sviluppato dal produttore cinese Windey, che ha sviluppato turbine in grado di far fronte a venti estremamente potenti grazie alla loro struttura meccanica rinforzata e un algoritmo di controllo che arresta le turbine eoliche al di sopra di una velocità di 70 m/s . Queste turbine hanno quindi resistito all'uragano Haiku8 agosto 2012e i suoi venti superiori a 60 m/s .
Come quasi tutte le energie rinnovabili (ad eccezione dell'energia geotermica profonda e delle maree ), l'energia eolica è una forma indiretta di energia solare . Tuttavia, la Terra riceve 175.000 TW di energia solare nella parte superiore dell'atmosfera, di cui 900 TW vengono convertiti in energia eolica. Sulla base di un modello generale di circolazione atmosferica, accoppiato con l'effetto simulato della frenata della turbina eolica, si stima che il potenziale massimo di energia eolica recuperabile sia compreso tra 18 e 34 TW . Altri studi stimano che il potenziale eolico sia molto più alto, ma trascurano le modificazioni che un massiccio dispiegamento di turbine eoliche indurrebbe sulla circolazione dei venti, e quindi non tengono conto di tutti i vincoli fisici. Se si considerano i numerosi vincoli legati all'impiego delle turbine eoliche, ad esempio escludendo città, parchi naturali, zone marittime molto lontane dalla costa, ecc. , pur tenendo conto dell'effetto delle turbine eoliche sul vento, possiamo dimostrare che il potenziale massimo non può superare i 20 TW , e molto meno se ci limitiamo a un tasso di rendimento energetico non troppo basso.
La potenza è rappresentativa del possibile picco di produzione, ma l'energia prodotta dipende da molti altri parametri come il meteo o le necessarie operazioni di manutenzione. Il fattore di carico, il rapporto tra la produzione effettiva e la produzione massima teorica, è comunemente utilizzato come indicatore dell'energia prodotta da un impianto elettrico. Mentre una turbina eolica ha, in media, un fattore di carico del 20%, quella del solare fotovoltaico si aggira intorno al 10% rispetto a quella del nucleare: 80% in media, 73% in Francia nel 2012 (76% nel 2011).
In particolare, il load factor medio dell'eolico nel 2012 è stato:
Gli anglosassoni usano talvolta un concetto leggermente diverso del fattore di capacità : il fattore di carico che è il rapporto pmoy/pmax (potenza media/potenza massima osservata); poiché la potenza massima è sempre inferiore alla potenza installata, il fattore di carico è sempre maggiore del fattore di carico. Ecco i suoi valori nel 2012 per sei paesi europei:
I paesi con parchi eolici offshore hanno un fattore di carico più elevato: in Danimarca nel 2012 il fattore di carico per l'eolico offshore era del 45% rispetto al 25% per il parco eolico onshore.
La produzione di aerogeneratori non può essere modulata a piacimento per adattarla alle esigenze dei consumatori (in gergo tecnico: non è dispacciabile ); condivide questa caratteristica con altre energie prodotte direttamente da fonti energetiche naturali fluttuanti: solare , idraulica ad acqua fluente (cioè senza serbatoio); altre fonti quali centrali nucleari e centrali elettriche a carbone può essere collocato in una categoria intermedia, in quanto la capacità di modulazione sono poco utilizzati per ragioni economiche, tranne nei paesi in cui sono chiamati ad operare in controllo di carico in ore di punta . Oltre a queste centrali, è necessario disporre di altri mezzi di produzione, molto più flessibili, per garantire l' adeguamento domanda-offerta di energia elettrica .
La produzione di energia eolica dipende direttamente dalla forza del vento, è molto altalenante (diciamo anche intermittente o volatile): il grafico a lato mostra la distribuzione di probabilità della produzione di energia eolica in Germania [sull'asse x: produzione eolica in% di il carico massimo di rete; sull'asse y: frequenza relativa (numero di valori per 1 ⁄ 4 h nell'anno)]: si nota la concentrazione delle frequenze su valori di produzione bassi. RTE pubblica un grafico simile nel suo rapporto sul Rapporto Elettricità 2012.
Secondo l'associazione VGB, nel periodo 2010-2016 in Germania si sono verificati 160 episodi di cinque giorni consecutivi di produzione eolica inferiore a 5 GW (la capacità installata del parco eolico era di 26.903 MW nel 2010 e 50.019 MW nel 2016), e ogni anno si registrano episodi di vento leggero da 10 a 14 giorni consecutivi. Lo conferma uno studio di Energy Brainpool per conto di Greenpeace: nel periodo 2006-2016, individua almeno un episodio bisettimanale di vento debole ogni due anni.
15 e 16 giugno.
17 e 18 giugno.
In Francia, il fattore di carico degli aerogeneratori (potenza media prodotta/potenza nominale) è stato in media del 21,7% nel 2011 e del 24% nel 2012; per illustrare la variabilità di questa produzione, RTE indica che tra la produzione registrato al 7 p.m. , 10% è inferiore a 440 MW e il 10% più grande 3.700 MW . È necessario disporre di mezzi di produzione flessibili ( cicli combinati a gas , idraulica lacustre , ecc. ), oltre a quelli destinati a compensare le variazioni della domanda, per compensare il calo di potenza degli aerogeneratori quando il vento si affievolisce.
I dati di dettaglio di RTE (eCO2mix) mostrano che nel 2012 la potenza prodotta dal parco eolico francese è variata da 50 MW (0,7% della sua capacità installata totale) a 6.198 MW (87%); il 21,3% delle potenze istantanee rilevate è inferiore al 10% della potenza installata; le medie giornaliere variano da 199 MW (15 novembre), pari al 2,7% del totale installato, a 5.207 MW (27 dicembre), ovvero il 69,5% del totale installato; le medie settimanali variano da 741 MW (settimana 9: 11%) a 4.341 MW (settimana 52: 58%).
I grafici sopra mostrano la produzione eolica e nucleare (in percentuale della rispettiva capacità installata, al fine di facilitare il confronto dei profili di queste due energie) in queste due settimane estreme:
Grafico a sinistra: settimana 9, quella della più bassa produzione di energia eolica nel 2012; Punti salienti :
Grafico a destra: settimana 52, quella della più alta produzione di energia eolica nel 2012; Punti salienti :
Variazioni di potenza dovute a variazioni del vento "" non solo sono caratterizzati dalla loro frequenza ed ampiezza, ma anche dalla loro spesso ripido pendio , come si vede nei grafici; Per compensare queste variazioni, i sistemi di regolazione automatica del sistema devono ricorrere alla riserva rotante e ai mezzi di produzione più flessibili: centrali di pompaggio ad accumulo e turbine a combustione . Il commercio internazionale offre anche opportunità di regolamentazione, a condizione che eccedenze o deficit non si verifichino contemporaneamente nella maggior parte dei paesi vicini. Come ultima risorsa, capita che l'unica soluzione in caso di eccessiva produzione di energia eolica sia spegnere alcune turbine eoliche: l'ADEME spiega che le recenti tecniche di controllo degli impianti eolici consentono di regolare la potenza immessa nel rete al fine di garantirne l'equilibrio; quando uno o più aerogeneratori vengono fermati in un parco eolico, non si tratta sempre di un guasto, o di un fermo per manutenzione, ma eventualmente di un fermo volontario per motivi di gestione della rete.
Uno studio scritto nel 2013 da due ricercatori del Centro internazionale per la ricerca sull'ambiente e lo sviluppo (CIRED) per il dibattito sulla transizione energetica riporta che "nei piccoli sistemi come la Danimarca o l'Irlanda, i rapporti del vento mostrano che la variazione può occasionalmente superare i 15-20 % della potenza installata in 1 h e raggiungere il 90% della potenza installata in 12 h . Questo è particolarmente vero durante gli episodi di vento molto forte, che comportano un arresto di sicurezza degli aerogeneratori, ma per i quali non sappiamo prevedere l'ora di arrivo e l'estensione nel territorio. » Così, il11 novembre 2010 La produzione eolica danese si è arrestata completamente in meno di un'ora ed è ripresa solo due ore dopo.
Uno studio di Hervé Nifenecker mostra che, per risolvere il problema delle eccedenze di energia eolica durante i periodi di vento forte, una soluzione potrebbe essere quella di utilizzarle per produrre idrogeno mediante elettrolisi; tuttavia, per ottenere una vita operativa annua degli elettrolizzatori sufficiente ad ottenere un costo di produzione dell'idrogeno competitivo, sarebbe necessario combinare queste eccedenze eoliche con quelle del nucleare durante le ore non di punta (notte, fine settimana); otterremmo quindi un costo dell'idrogeno di circa 120 €/MWh , equivalente a 60 € c/litro di benzina per auto dotate di celle a combustibile , un costo molto competitivo rispetto a quello dell'idrogeno prodotto in Germania da elettricità a carbone ed eolica energia.
Il business dello stoccaggio di energia elettrica, che fino ad ora era rappresentato quasi esclusivamente dai proprietari di dighe idroelettriche, inizia ad espandersi: così l'elettricista giapponese Tepco ha annunciato la26 giugno 2014la sua decisione di entrare nel mercato europeo della rivendita di energia elettrica, a partire dalla Gran Bretagna nel 2015, poi Francia e Germania; l'azienda locale, che Tepco creerà con la giapponese NGK Insulators, installerà set di batterie di grande capacità per immagazzinare l'elettricità in eccesso prodotta dalle turbine eoliche o di notte dalle centrali a carbone o nucleari, e venderle durante le ore di forte domanda.
Secondo uno studio dell'associazione internazionale dei produttori di energia elettrica VGB PowerTech, pubblicato nel giugno 2017, gli impianti di pompaggio tedeschi hanno una capacità installata totale di 7 GW e possono produrre circa 0,04 TWh a ciascuno dei loro cicli giornalieri; per poter compensare un periodo di due settimane di vento debole (alta pressione invernale), sarebbero necessari 17.500 impianti di pompaggio da 200 MW . Per quanto riguarda la soluzione power to gas - gas to power , la sua efficienza complessiva è solo del 20%, per cui l'energia elettrica prodotta costerebbe cinque volte di più dell'energia eolica iniziale, già quattro volte più costosa del prezzo di mercato.
La seconda parte del suddetto studio, pubblicato nel novembre 2018, analizza i dati di produzione di energia eolica dei 18 principali paesi europei dotati di turbine eoliche e conclude che non c'è quasi nessuna proliferazione tra i paesi, essendo il regime eolico fortemente correlato in tutta Europa. . La potenza garantita è stimata solo dal 4 al 5% della potenza totale del parco eolico europeo. Di conseguenza, questo parco richiede un backup (mezzi di produzione alternativi per i periodi in cui l'energia eolica non è disponibile) di quasi il 100%. Questo backup può attualmente essere basato solo su centrali elettriche convenzionali (combustibile fossile o nucleare).
Intermittenza del ventoIl problema più grande con l'energia eolica è la sua natura intermittente e casuale : non viene prodotta su richiesta, ma in base alle condizioni meteorologiche .
Una turbina eolica produce in media il 20% della sua potenza nominale, a causa delle variazioni del vento, e non è in grado di adattare rapidamente la sua produzione alla domanda. Il più delle volte, la necessità di rispondere istantaneamente alla domanda di energia elettrica , a causa dell'assenza di grandi accumulatori di energia , costringe un parco eolico ad essere accoppiato a fonti elettriche rapidamente modulari come quelle funzionanti con un combustibile fossile ( carbone o gas ) o all'energia idraulica ( dighe ). Le turbine eoliche sono quindi parte integrante di una rete elettrica che generalmente utilizza centrali elettriche che bruciano combustibili fossili ed emettono anidride carbonica e inquinanti atmosferici per compensare periodi di produzione insufficiente .
Un'alternativa agli impianti di backup, almeno per compensare le variazioni della produzione eolica nel breve periodo, può essere l'accumulo di energia durante i periodi di eccedenza, che viene ripristinata durante i periodi di depressione. Questa soluzione è già utilizzata tramite stazioni di pompaggio (WWTP), ma i siti di installazione di tali strutture economicamente vantaggiosi sono rari (la Francia ha quindi solo sette WWTP, con una potenza cumulata di 7 GW , ovvero circa il 5% dei suoi 130 flotta GW ). Nel 2018, le altre tecniche di archiviazione non erano né efficienti né economiche per risolvere il problema.
In Francia, le capacità delle centrali di pompaggio sono attualmente utilizzate per far fronte alle variazioni della domanda di energia elettrica, in particolare le variazioni più veloci; le centrali nucleari non possono partecipare al carico che segue relativamente lentamente .
François Lempérière , esperto di energie rinnovabili , propone una variante di WWTP i cui invasi a monte verrebbero costruiti vicino alla costa, o addirittura in atolli artificiali circondati da dighe alte 50 m , il vicino mare poi costituendo il secondo serbatoio.
Negli anni 2000, la società Statoil gestiva un impianto eolico sull'isola di Utsira che forniva una risorsa elettrica stabile a dieci abitazioni, anche in condizioni di bonaccia, grazie all'accumulo di sostanze chimiche: l'energia in eccesso veniva utilizzata per produrre energia elettrica.idrogeno per elettrolisi e , con tempo calmo, subentra un generatore di gas adatto all'utilizzo dell'idrogeno. Una cella a combustibile viene utilizzata anche per riconvertire l'energia chimica in elettricità, ma la tecnologia non è ancora abbastanza matura per un uso non sperimentale in un sito isolato. Un progetto più ampio è poi in corso per le Isole Faroe . Secondo Statoil nel 2007, il costo per kWh di questo tipo di centrale elettrica fuori sede doveva essere competitivo rispetto a una centrale diesel meno di dieci anni dopo. Per i fautori dell'economia dell'idrogeno come l'economista Jeremy Rifkin , le energie rinnovabili come il vento dovrebbero inoltre essere considerate solo come fonti di idrogeno, il problema della loro mancanza di flessibilità non interviene più nel mercato dei consumi finali.
La Germania, che ha investito molto nell'eolico, incontra difficoltà: la sua rete eolica, pur estesa su tutto il territorio e quindi priva di effetti prettamente locali, può aumentare dallo 0 al 100% della sua capacità in l in pochi giorni (per esempio sulla rete della società E.ON ). Durante l' ondata di caldo europea dell'agosto 2003 , la capacità delle turbine eoliche è scesa a meno di un ventesimo ( 1 ⁄ 20 ) del loro valore nominale. La Germania ha poi dovuto importare una quantità di elettricità equivalente a due unità nucleari di 1 GW . Lo stesso fenomeno è stato osservato durante l' ondata di caldo nordamericana del 2006 (fr) ; anche la produzione effettiva dei 2.500 MW di capacità eolica nominale in California è stata inferiore a un ventesimo ( 1 ⁄ 20 ) di questo valore durante i picchi di domanda.
Se la produzione di aerogeneratori cala notevolmente durante i periodi di ondata di caldo, lo stesso problema si osserva durante i giorni più freddi dell'anno dove le condizioni meteorologiche generali sono caratterizzate da venti deboli. Questa mancata produzione è tanto più preoccupante in quanto legata a picchi di consumo energetico dovuti alle esigenze di riscaldamento. La società di ingegneria Mott MacDonald , in uno studio del giugno 2010, ha sostenuto che "le condizioni meteorologiche invernali del Regno Unito spesso portano a una combinazione di clima freddo con pochissimo vento, rendendo i parchi eolici incapaci di competere con altre forme di energia quando la domanda è al massimo".
RTE , l'operatore della rete elettrica francese, stima che l'integrazione dell'energia eolica nella rete attuale sia possibile senza grandi difficoltà a livello di 10-15 GW , in particolare grazie alla presenza in Francia di tre campi eolici indipendenti. che consentirà un livellamento della produzione molto migliore rispetto alla Germania o alla Danimarca. La Danimarca è stata a lungo un'isola eolica isolata nel mezzo di un oceano di consumatori europei senza energia eolica; in caso di sovrapproduzione, esportava principalmente in Germania. Ora che la Germania del Nord è fortemente "eolica", la Danimarca commercia con Svezia e Norvegia, la cui elettricità è in gran parte idroelettrica e può quindi assorbire rapide variazioni nell'energia eolica e nel consumo di energia .
I paesi più dipendenti dall'energia eolica (Germania, Danimarca, ecc. ) compensano l'intermittenza con le centrali termiche e con l' importazione di energia elettrica prodotta da altri paesi, in particolare l' elettronucleare francese e l' idraulica norvegese . Quindi, ad esempio, sebbene la Danimarca sia il paese in cui l'energia eolica è più sviluppata, le sue emissioni di CO 2per kWh e pro capite nel 2007 erano l'undicesimo più alto d'Europa. L'elettricità viene prodotta principalmente attraverso centrali elettriche a carbone, che emettono volumi molto elevati di CO2 .. Conclusioni simili potrebbero valere per il Belgio , il terzo Paese più dipendente dall'energia nucleare al mondo (55% della produzione elettrica) dopo la Francia e per la Lituania, che ha emissioni di gas serra pro capite superiori del 16% rispetto alla Danimarca.
PrevedibilitàLa produzione eolica può essere prevista con una precisione abbastanza buona (deviazione standard del 3% alla fine di un'ora e del 7% alla fine di 72 ore su tutta la Francia; parco eolico, la deviazione standard raggiunge in media il 15%, con una disparità significativa in base alla topografia locale) grazie a modelli informatici che incrociano le previsioni meteorologiche dettagliate per regione con l'ubicazione dei parchi eolici. In Francia, il modello Préole di RTE esegue questi calcoli sulla base delle previsioni di Météo-France per tre giorni. Ciò consente di anticipare le misure di adeguamento da adottare per compensare le variazioni della produzione eolica.
StagionalitàL'ADEME sottolinea: "i venti sono più frequenti in inverno quando la domanda di energia elettrica è più alta" . I dati di dettaglio forniti dal gestore della rete di trasmissione RTE nel database eCO2mix mostrano infatti che nel 2012 la potenza media prodotta in inverno (dicembre-febbraio) è stata di 2.286 MW (ovvero il 32% della potenza installata) contro 1.220 MW (17,2%) in estate (luglio-agosto): la stagionalità è quindi molto reale, ma il load factor raggiunto in inverno rimane modesto e la produzione eolica può rimanere vicina allo zero per diversi giorni consecutivi ( vedi grafico sopra).
AbbondanzaL'ADEME afferma che la variabilità dei venti a livello locale "può essere in parte attenuata: dati i diversi regimi climatici nelle regioni più ventose della Francia, la produzione di energia eolica non è allo stesso tempo nulla" ; fornisce una mappa di queste regioni: facciata nord-occidentale del paese, dalla Vandea al Pas-de-Calais, la valle del Rodano e la costa della Linguadoca, ma non fornisce dati su questa abbondanza.
I dati di dettaglio di RTE (eCO2mix) mostrano che nel 2012 la potenza prodotta dal parco eolico francese è scesa frequentemente a valori molto bassi: la produzione più bassa dell'anno è stata di 50 MW , ovvero lo 0,7% della potenza totale installata, e la potenza effettiva osservata è inferiore al 10% della capacità installata totale per il 21,3% dell'anno: l'espansione quindi esiste, ma i suoi effetti sono minimi. Un probabile motivo è che i parchi eolici meridionali sono poco sfruttati: i parchi eolici sono concentrati nella metà settentrionale della Francia, sono molto meno numerosi in Linguadoca e ancor meno nella valle del Rodano.
Esiste ovviamente abbondanza tra le regioni successivamente interessate dal passaggio della stessa perturbazione: così, nel giorno del passaggio della tempesta Xynthia, il 28 febbraio 2010, le turbine eoliche della Vandea si sono fermate all'inizio della notte, quelle della Beauce all'inizio della mattinata e quelle della Champagne a metà mattinata; nel complesso, in tutta la Francia, il profilo di produzione dell'intero sistema è rimasto relativamente piatto.
Una buona misura della proliferazione dell'eolico francese è data dal rapporto “produzione minima/produzione massima” dell'eolico, che nel 2011 e in Francia ha raggiunto il 3,6%, mentre è inferiore all'1% per cinque grandi paesi europei, e addirittura zero in Gran Bretagna.
A livello europeo, la proliferazione tra i vari paesi con produzione di energia eolica è più significativa: nel 2012 i tassi di correlazione tra la produzione oraria di energia eolica nei sei principali paesi sono stati i seguenti:
Nazione | Spagna | Francia | Gde-Bretagne | Irlanda | Germania |
---|---|---|---|---|---|
Danimarca | -0.048 | 0,157 | 0,301 | 0,096 | 0,663 |
Germania | 0,022 | 0,418 | 0,353 | 0,178 | |
Irlanda | -0.074 | 0.251 | 0,608 | ||
Gran Bretagna | -0,149 | 0,379 | |||
Francia | 0,410 |
Esiste un'elevata correlazione tra Germania e Danimarca, nonché tra Gran Bretagna e Irlanda; in generale, più i due paesi sono distanti, più debole è la correlazione, e quindi il potenziale di crescita significativa. Un calcolo dell'aggregazione dei dati dei sei paesi mostra che la potenza minima media su dodici ore consecutive raggiunge il 6,7% della potenza massima mentre per i paesi presi singolarmente passa dallo 0% della Gran Bretagna al 3,6% della Francia, e oltre 96 ore ha raggiunto il 14,2% per i sei paesi aggregati contro il 3% (GB) al 10% (Spagna) individualmente.
Tuttavia, a causa delle lunghe distanze tra Francia e Danimarca, Spagna e Germania o Irlanda, sfruttare questo potenziale richiederebbe la costruzione di linee in corrente continua ad altissima tensione , le uniche in grado di trasportare energia elettrica per diverse migliaia di chilometri senza eccessive perdite di linea (vedi l'esempio del Quebec o della Cina ). Questa espansione è però già in parte sfruttata, ad esempio tra Francia e Germania: il forte aumento delle importazioni di elettricità della Francia dalla Germania nel decennio 2000 è in gran parte dovuto alle eccedenze eoliche tedesche (e più recentemente, con eccedenze solari in estate) .
Uno studio dell'associazione internazionale dei produttori di energia elettrica VGB PowerTech pubblicato nel giugno 2017 mostra che i 150 GW di turbine eoliche installate in 18 paesi europei nel 2016 hanno prodotto in media 33 GW e almeno 6,5 GW , ovvero solo il 4% della capacità installata. L'energia eolica non contribuisce quindi alla sicurezza dell'approvvigionamento e richiede una capacità quasi equivalente dei sistemi di back-up (centrali elettriche o stoccaggio).
Possiamo anche citare la complementarietà tra solare ed eolico:
Il grafico a lato illustra la complementarietà stagionale tra l'energia eolica e quella solare fotovoltaica .
Integrazione di reteSecondo alcuni specialisti, sarebbe possibile integrare fino al 20% dell'energia eolica, senza costi aggiuntivi significativi, perché le reti elettriche sono per loro natura dedicate alla regolazione della fluttuazione della domanda e dell'offerta. Con o senza eolico, sono comunque necessarie unità di riserva. L'irregolarità della produzione eolica rende tuttavia necessario un aumento di tale riserva, poiché l'eolico rappresenta una parte significativa della produzione. Il rapporto 2009 “Le Pari de l'Eolien” cita: “RTE non sembra preoccuparsi per l'integrazione della generazione eolica nella rete nel prossimo futuro: prevede capacità di riserva per compensare eventuali contingenze, sia è di origine climatica (per eolico o piccolo idroelettrico) o per guasto di una centrale elettrica, fino a due centrali nucleari” .
Anche i costi legati all'intermittenza devono tenere conto della capacità di integrazione in una rete già attrezzata per gestire la variabilità della domanda ei rischi di guasti o indisponibilità di grandi unità convenzionali. La molteplicità delle sorgenti eoliche può sembrare evitare lo svantaggio delle grandi unità convenzionali, il cui improvviso cedimento può portare alla mobilitazione di più unità di riserva; tuttavia, le variazioni dei venti possono interessare un gran numero di aerogeneratori contemporaneamente, annullando il beneficio atteso dell'espansione : l'indisponibilità simultanea di tutti gli aerogeneratori durante un periodo di alta pressione è molto più difficile da gestire che la perdita di un reattore nucleare. Infine, l'integrazione in una grande rete che consente il bilanciamento, fino a un tasso di circa il 20% dell'energia eolica, supera parzialmente l'impossibilità di stoccaggio di massa.
L'energia eolica è essenzialmente energia intermittente. È prevedibile solo entro i limiti delle previsioni meteorologiche e non può essere memorizzato nella sua forma primaria.
I sostenitori delle energie rinnovabili vedono nel mix energetico, combinando energia eolica, solare e geotermica, nello stoccaggio e nel risparmio energetico, soluzioni per superare i problemi dell'energia eolica intermittente.
L'Università di Kassel ha creato una centrale elettrica virtuale per il 100% di elettricità rinnovabile. Unisce le due energie intermittenti eolica e solare, nonché le due energie non intermittenti, idroelettrica e biogas , consentendo di immagazzinare energia in caso di eccedenza, di subentrare in assenza di vento o sole e di realizzare la ricarica.
Combinare più energia elettrica rinnovabile (eolica, fotovoltaica, mareomotrice e idroelettrica) tramite una " rete intelligente " ( smart grid ) potrebbe alleviare i problemi di intermittenza di ciascuna fonte presa singolarmente.
La Germania, la cui eliminazione graduale del nucleare è prevista per il 2022, deve raccogliere la sfida della transizione energetica a favore delle energie rinnovabili. Le difficoltà nell'immagazzinare questa energia su larga scala e in modo connesso alla rete portano a volte ad un non sfruttamento del pieno potenziale di questa risorsa. L'uso dell'idrogeno come vettore energetico è una delle strade più seriamente considerate. L' elettrolisi è un metodo noto e padroneggiato che permette di utilizzare l'energia in eccesso per produrre idrogeno. La cella a combustibile è una delle vie di ricerca, come attesta il progetto Myrte, una piattaforma di ricerca e sviluppo che mira ad immagazzinare l'energia solare sotto forma di idrogeno, inaugurata all'inizio del 2012 in Corsica. . Possiamo anche citare il progetto di ricerca europeo INGRID lanciato nel luglio 2012, che esplora la possibilità di immagazzinare idrogeno in forma solida utilizzando una lega di idruro di magnesio. Il gruppo E.ON sta testando l'iniezione di idrogeno direttamente nella rete del gas tedesca. Entro il 2013 dovrebbe essere costruito un sito pilota a Falkenhagen (Germania nord-orientale).
La soluzione di immagazzinare energia elettrica in batterie è considerata solo per siti isolati e piccole produzioni. Questo tipo di stoccaggio è limitato dall'investimento rappresentato da batterie di grande capacità e dall'inquinamento generato dal loro riciclaggio.
Un metodo utilizzato per far funzionare e immagazzinare la produzione in eccesso delle turbine eoliche è quello di accoppiarle con tecniche pompate nelle centrali idroeoliche . Questa tecnica è sia la più semplice che la più promettente dopo il semplice accoppiamento ad un potenziale idraulico maggiore o uguale al potenziale eolico, come nel caso della partnership Danimarca-Norvegia.
Principio:
Il principio può essere invertito con un pozzo svuotato della sua acqua grazie all'elettricità in eccesso, e riempito per gravità fornendo acqua alle turbine.
Realizzazioni e progetti:
Vincoli:
Per i piccoli impianti è possibile utilizzare i bacini di collina realizzati dagli agricoltori a scopo irriguo:
Negli Stati Uniti, un'azienda sta progettando nuove turbine eoliche che producono aria compressa anziché elettricità. Nella navicella delle turbine eoliche, al posto dell'alternatore, è quindi presente un compressore d'aria. L'aria compressa viene immagazzinata e consente all'alternatore di funzionare nei momenti in cui la necessità è maggiore.
Dal punto di vista dell'accumulo di energia, questo modo di operare richiede la conversione dell'energia (da aria compressa a energia elettrica, con efficienza ridotta), ma permette di posizionare la produzione di energia elettrica durante i picchi di consumo, dove l'energia elettrica si paga di più, con una conversione in meno rispetto al processo convenzionale (dall'elettricità allo stoccaggio, quindi dallo stoccaggio all'elettricità). Alcuni pensano addirittura che l'aria compressa così prodotta possa essere utilizzata direttamente per alimentare le autovetture alimentate con questo fluido.
Nel 2009, gli olandesi della Dutch Rainmaker hanno prodotto una turbina eolica la cui energia viene utilizzata per condensare il vapore acqueo presente nell'aria ambiente. Il primo prototipo ha così condensato 500 L di acqua dolce in 24 ore
Nel 2010 l'istituto tedesco Fraunhofer ha spiegato in un comunicato stampa di essere riuscito a sviluppare un processo per la produzione di metano dall'eccesso di produzione delle turbine eoliche. L'elettricità viene utilizzata per l' elettrolisi dell'acqua, producendo ossigeno (scarti) e idrogeno. Questo idrogeno viene ricombinato con CO 2(probabilmente per reazione di Sabatier ) per produrre metano, che viene reintrodotto nel circuito pubblico di distribuzione del gas naturale. La prima parte di questa reazione era già stata utilizzata da Poul La Cour nel 1890.
Un impianto industriale di questo tipo (1 MW ) è previsto a Fos-sur-Mer .
Nei pressi di Amburgo, Siemens Gamesa Renewable Energy (SGRE) sta realizzando il dimostratore di un'unità di stoccaggio dell'elettricità prodotta da una turbina eolica o prelevata dalla rete elettrica quando la domanda è bassa: questa elettricità, trasformata in calore, viene immagazzinata in una roccia vulcanica ricoperta di materiale isolante; quando la rete richiede nuovamente elettricità, il calore viene estratto dalla roccia e prodotto vapore che passa attraverso una turbina per generare elettricità. Il dimostratore, con una capacità di 30 MWh , entrerà in servizio nel 2019 ed è sostenuto dal governo tedesco.
Esistono “campi” eolici, più precisamente regioni più favorevoli di altre alla produzione di energia eolica, perché beneficiano di regimi di vento più costanti e regolari; questo è generalmente il caso delle regioni costiere, ea maggior ragione per le aree della piattaforma continentale prossime alla costa, ma con fondali bassi, favorevoli alla realizzazione di parchi eolici offshore; ma anche le peculiarità del rilievo giocano un ruolo: così, in Francia, la valle del Rodano e la Linguadoca-Rossiglione hanno venti molto vantaggiosi ( maestrale e tramontana ); negli Stati Uniti il versante orientale delle Montagne Rocciose è molto favorevole all'energia eolica grazie al chinook , e in Cina la provincia della Mongolia Interna ha venti molto costanti.
I parchi eolici tendono a concentrarsi in queste aree, il che consente di ottenere prezzi di costo più vantaggiosi; la controparte è una distribuzione ineguale della generazione eolica, che pone problemi di rete non appena la potenza eolica installata diventa significativa; si rende necessaria la costruzione di nuove linee ad altissima tensione per trasportare la produzione di energia eolica in eccesso (rispetto al consumo locale) nelle aree di consumo, ad esempio in Germania dai parchi eolici del nord alle aree di consumo del sud ( Baviera , Baden-Württemberg , Hesse, ecc.), o anche in Cina dove il principale ostacolo allo sviluppo dell'energia eolica risiede nella difficoltà di coordinare la costruzione dei parchi eolici con quella delle linee ad alta tensione per l'evacuazione della loro produzione; Di fronte all'entità di questo problema nel 2011, il governo cinese ha implementato nel 2012 una nuova legislazione volta a controllare meglio lo sviluppo del settore a seguito degli eccessi osservati in alcune regioni ricche di vento e deserto che avevano moltiplicato i parchi eolici senza istituire il trasporto reti necessarie per evacuare la loro produzione; la crescita dell'eolico ha subito un significativo rallentamento nel 2012; nel 2013, la potenza scollegata è scesa al di sotto del 20%, il che indica un netto miglioramento dopo il freno applicato nel 2012.
Il rapporto della Corte dei conti francese sull'attuazione da parte della Francia del Pacchetto clima-energia , pubblicato su16 gennaio 2014, fornisce un esempio delle difficoltà poste dall'insufficienza della rete tedesca ad altissima tensione (THT) per trasportare l'energia eolica dal nord ai centri di consumo del sud: questa energia eolica dal nord del Paese deve utilizzare le reti polacche e ceco, esportando così un eccesso di energia intermittente; nel 2011 questa situazione ha quasi portato alla saturazione della rete elettrica ceca, innescando da allora una vera tensione tra i due Paesi; per evitare il rischio di un "blackout", la Repubblica ceca ha avvertito che sta valutando di poter bloccare ogni nuovo afflusso di energia elettrica rinnovabile che rischierebbe un guasto alla sua rete; per fare ciò, il gestore della rete ceca ha deciso di costruire un gigantesco trasformatore vicino al confine, destinato a far entrare solo la quantità di corrente che la rete nazionale può sopportare; questo trasformatore dovrebbe essere in servizio entro il 2017; La Polonia intende installare sfasatori al confine con la Germania, per ricevere solo l'elettricità di cui ha bisogno; il governo tedesco ha nominato un ambasciatore responsabile per questa unica questione, e il parlamento tedesco ha votato nel luglio 2011 una legge sull'accelerazione dello sviluppo delle reti, che dovrebbe ridurre da dieci a quattro anni il termine per la realizzazione di nuove linee ad alta tensione Nord Sud.
Collegamento alla rete elettricaIl collegamento dei parchi eolici alla rete elettrica (senza accumulo locale di energia) richiede, come per altri impianti di produzione di energia, linee ad alta tensione . La concentrazione delle turbine eoliche in parchi terrestri, costieri o marini ha dapprima portato ad una logica di ricentralizzazione dell'approvvigionamento locale di corrente, contraddicendo la spesso citata visione di produzione decentrata. Diverse linee (DC) e in Europa una rete elettrica in mare (nel Mare del Nord e nel Mare d' Irlanda in un primo momento), collegheranno alla rete europea una rete di parchi eolici, solari e idroelettrici ed eventualmente di marea in particolare per compensare le irregolarità di produzione , con prime riunioni nel gennaio 2010.
Già alla fine del 2006 un bollettino elettronico dell'ambasciata francese in Germania indicava che la produzione di energia eolica avrebbe richiesto 850 km di cavi entro il 2015 e 1.950 km entro il 2020. Inoltre, l'opposizione locale (sindrome di Nimby ) alla costruzione di linee da parte di il mare porta all'interramento dei cavi, che comporterebbe - salvo importanti innovazioni - un raddoppio dell'importo della bolletta elettrica dei clienti industriali . Questo argomento, ripreso dagli oppositori delle turbine eoliche, non sembra specifico per le turbine eoliche, data la domanda generale di interrare linee elettriche indipendentemente dal modo di produzione. Nel 2009, molti installatori di turbine eoliche, anche in ambiente terrestre, hanno proposto sistematicamente l'interramento delle linee senza che ciò comportasse costi aggiuntivi proibitivi.
Le richieste della rete ai produttoriLa regolamentazione della rete comporta richieste ai produttori, in particolare quella di mantenere la frequenza corrente a 50 Hz . Un aumento della frequenza si traduce in una richiesta di potenza dalla rete, che si traduce in un abbassamento della frequenza. D'altro canto, un notevole calo di frequenza comporterebbe una fornitura di potenza da parte della rete, circostanza evitata dal distacco del carico dell'impianto. L'automazione disconnette i produttori che non rispettano gli standard. Questi automatismi risultano, per i regolatori della rete, di cui è funzione, da eventi casuali.
In Francia, le turbine eoliche devono essere situate ad almeno 500 m dalle abitazioni e dalle aree destinate all'edilizia abitativa; la distanza tra gli aerogeneratori dovrebbe essere di circa 400 m in direzione perpendicolare ai venti prevalenti; la loro impronta (fondazioni, zona di svolta, cabine di trasformazione, strade) è di circa il 3% dell'area del parco; il restante 97% è disponibile per uso agricolo; Pertanto, ADEME considera nel 2016 che per una capacità installata prevista di 19.000 MW nel 2020, queste aree rappresenterebbero solo lo 0,004% della superficie agricola utile in Francia.
La durata di vita di un parco eolico è stimata in venti anni. La normativa francese specifica, all'articolo L553-3 del Codice dell'Ambiente, che l'operatore di una turbina eolica è responsabile dello smantellamento e del ripristino del sito a fine esercizio.
Lo smantellamento di un impianto deve comprendere:
Realizzata in cemento, acciaio e materiale composito a base di fibra e resina, una turbina eolica è smontabile a fine vita e riciclabile a circa il 90% del suo peso. Il restante 10% riguarda principalmente le lame, dove i materiali compositi rappresentano un problema. Infatti, questi possono essere riciclati in materiali di riempimento, o con difficoltà inceneriti, perché rilasciano particelle fini, o interrati in discarica.
Essendo il parco eolico francese ancora giovane, il mercato della demolizione dovrebbe crescere gradualmente fino al 2035, attestandosi sulle 15.000 t/anno . La Germania, invece, si trova già di fronte nel 2019 allo smantellamento di un quarto della sua flotta e deve lavorare 50.000 t di pale. Vedere la sezione Impatto della disattivazione .
Sul luogo di installazione, ogni aerogeneratore lascia anche parte delle sue fondamenta in calcestruzzo (tra 250 e 400 m 3 ). Vedere la sezione Artificializzazione del suolo
L'energia eolica viene anche utilizzata per fornire energia a siti isolati, ad esempio per produrre elettricità sulle isole, per pompare acqua dai campi o per fornire elettricità a barche a vela, fari e fari. Si dice che queste turbine eoliche di piccola potenza appartengano a turbine eoliche di piccole dimensioni , al contrario delle turbine eoliche di grandi dimensioni o delle turbine eoliche industriali.
Il valore economico di un bene risulta dall'utilità che i consumatori ne traggono ( valore d'uso ).
L'energia eolica ha storicamente svolto un ruolo importante nello sviluppo del commercio ( vela marittima ) e come sostituto della forza muscolare ( mulino a vento ). Nella società moderna, il valore di questa energia può essere valutato studiando i costi che può evitare.
Il valore d'uso dell'energia eolica deriva essenzialmente da tre contributi:
Queste ultime due componenti del valore dell'energia eolica dipendono dai combustibili che l'energia eolica sostituisce. Costituiscono esternalità (danni arrecati ad altri senza compensazione): questi costi, infatti, sono solo in parte integrati nella formazione dei prezzi di mercato: i costi degli inquinanti sono in parte presi in considerazione dagli standard di emissione più severi che obbligano i produttori a decontaminare i loro effluenti, ma le emissioni di GHG sono poco prese in considerazione; Sono stati fatti tentativi per correggere questa distorsione del mercato, in particolare attraverso il mercato del carbonio in cui vengono scambiati i diritti di emissione di gas serra , ma i risultati del mercato europeo del carbonio sono stati finora poco convincenti. La carbon tax si è dimostrata più efficace nei paesi in cui è stata attuata (Svezia, Danimarca, Finlandia).
Inoltre, nel settore elettrico, una parte significativa del valore delle fonti energetiche dipende dai servizi resi alla rete: una fonte energetica flessibile ( ciclo combinato , turbogas , idraulica lacustre ) ha molto più valore di ''una fonte energetica con poca flessibilità di esercizio (centrale nucleare oa carbone ), perché la possibilità di modulare la potenza di una centrale a seconda della domanda è fondamentale per raggiungere l' equilibrio tra domanda e offerta . A maggior ragione , energia che fluttua con i capricci del tempo (vento, solare, idraulica run-of-river ) ha molto valore inferiore di energia con funzionamento costante, perché le sue oscillazioni dovranno essere compensate da costosi stoccaggio mezzi ( accumulatori , serbatoi idraulici , ecc. ) o da energie modulabili anche costose; Per garantire il soddisfacimento della domanda sarà quindi necessario praticamente raddoppiare l'investimento in turbine eoliche con un investimento di pari taglia in impianti modulari - un po' meno, più esattamente, perché le fluttuazioni lasciano una potenza minima garantita del 5% in il caso dell'eolico.
I servizi forniti alla rete dalle turbine eoliche sono bassi:
Il valore dell'energia eolica è molto più alto nei Paesi la cui produzione si basa principalmente sui combustibili fossili (Cina: 80,3% nel 2011, India: 80,6% nel 2011, Stati Uniti: 68% nel 2012, Germania: 57,6% nel 2012) che in paesi in cui le energie prive di carbonio sono la maggioranza (Svezia: 89% nel 2011, Francia: 90,4% nel 2012, Quebec: 99% nel 2009, ecc .). In questi ultimi paesi, la produzione di turbine eoliche non può sostituire i combustibili fossili al di fuori dei periodi di forte domanda; nelle ore non di punta può al massimo consentire lo stoccaggio dell'acqua nelle dighe riducendo la produzione degli impianti idroelettrici, altrimenti viene venduta all'estero, a prezzi bassi poiché la domanda è bassa (capita addirittura che Danimarca e Germania vendano i loro impianti eolici eccedenze a prezzi negativi sui mercati spot), e a condizione che anche i paesi limitrofi non abbiano allo stesso tempo eccedenze eoliche.
Il valore economico degli aerogeneratori è fortemente condizionato dalla qualità del sito, in particolare dalla forza e soprattutto dalla regolarità del vento. Così, la Francia, che ha ancora attrezzato solo i suoi migliori siti, ottiene dalle sue turbine eoliche un fattore di carico medio dal 21 al 24% a seconda dell'anno, mentre la Germania, che ha già attrezzato molti siti di secondo livello, ha solo un carico medio fattore del 18-19%; Le turbine eoliche spagnole, con un fattore di carico superiore al 30%, sono ancora più preziose, e le turbine eoliche offshore ancora di più, dal 35 al 45%.
Il rapporto pubblicato dalla Energy Regulatory Commission nell'aprile 2014 sui costi e la redditività delle energie rinnovabili fornisce i seguenti elementi di costo:
La Corte dei Conti fornisce, nella sua relazione del luglio 2013 sulla politica di sviluppo delle energie rinnovabili, alcuni elementi sui costi aggiornati dell'energia eolica:
Qualsiasi confronto tra il costo dell'energia eolica e quello di altre fonti di elettricità dovrebbe tenere conto dei mezzi di produzione necessari per compensare le sue carenze, in particolare le sue fluttuazioni. Questo costo aggiuntivo è basso nei paesi che hanno già un'abbondanza di dighe idroelettriche (Svezia, Islanda, Quebec, Brasile, ecc. ); è già più alto per un paese come la Danimarca che ha avuto la fortuna di essere vicino a due paesi molto ben dotati di dighe idroelettriche (Svezia e Norvegia), ma ha dovuto approfittarne per installare diversi cavi sottomarini ad alta tensione sotto lo stretto che lo separano dai detti paesi; è ancora maggiore nei paesi che sono obbligati a costruire impianti come le centrali di pompaggio ad accumulazione : ad esempio, nel 2004 la Germania ha commissionato la centrale di Goldisthal (1.060 MW ), costata 600 milioni d'€, e 16 progetti di impianti della stesso tipo ma di varie dimensioni sono elencati dall'articolo tedesco Elenco degli impianti di pompaggio (de) .
Nel luglio 2016 la danese DONG Energy si è aggiudicata la gara per i giacimenti Borssele 1 e 2 (700 MW ) nei Paesi Bassi, offrendo un prezzo di 72,70 €/MWh prodotto (escluso allacciamento); tenendo conto del costo di allacciamento alla rete onshore (cavi e cabine elettriche), stimato tra i 15 e i 20 €/MWh , il bando olandese scende molto significativamente al di sotto della soglia dei 100 €/MWh , che costituiva l'obiettivo prefissato dalla professione per il 2020. In Francia i primi bandi di gara per le turbine eoliche offshore (sei campi da circa 500 MW ciascuno) sono stati aggiudicati intorno ai 200 €/MWh .
Ad agosto 2016 in Cile, durante una gara d'appalto per il 20% del consumo elettrico del Paese, il prezzo dell'energia eolica è sceso a 38,1 €/MWh , un prezzo inferiore a quelli delle centrali elettriche a carbone e gas. I costi di finanziamento in calo hanno ampiamente contribuito a questo prezzo record.
In Marocco, grazie alle condizioni eccezionali della costa atlantica, Nareva ha potuto offrire nel 2016 una tariffa record inferiore a 30 €/MWh per il bando eolico con una potenza complessiva di 850 MW , di cui si è aggiudicata a fianco di Siemens ed Enel.
In Germania, il primo bando di gara per parchi eolici offshore (1.550 MW ) ha dato il13 aprile 2017un risultato inaspettato: tre progetti sui quattro aggiudicati faranno a meno dei sussidi, i beneficiari Dong ed EnBW venderanno a prezzo di mercato la produzione dei parchi OWP West, Borkum Riffgrund West 2 e He Dreit. Il quarto parco, Gode Wind 3 , è stato aggiudicato a Dong con un premio di 60 €/MWh . Il prezzo di mercato è stato pari in media a 29 €/MWh nel 2016. Questi prezzi molto bassi, che non includono i costi di allacciamento alla rete, si spiegano con la lunga scadenza per la messa in servizio dei parchi. : 2024, che concede ai fornitori tempo per sviluppare la prossima generazione di turbine, la cui potenza dovrebbe essere di 13-15 MW contro gli 8-9 MW delle attuali turbine; inoltre, il regime eolico è particolarmente favorevole per questi parchi eolici, che beneficeranno anche di sinergie con i vicini parchi eolici gestiti da Dong; la Germania, infine, ha programmato i suoi bandi di gara fino al 2030, garantendo ai candidati un volume di affari che consenta loro di abbassare i prezzi; lo Stato che si fa carico degli studi di rischio tecnico.
Nel Regno Unito, un bando di gara per centrali elettriche offshore, i cui risultati sono stati pubblicati nel settembre 2017, ha ottenuto per due progetti un prezzo di vendita garantito di £ 57,5 / MWh e per un terzo £ 74,75 / MWh ( € 82,8 / MWh ), ben al di sotto della tariffa di £ 92,5 /MWh promessa dal governo per la nuova centrale nucleare di Hinkley-Point.
In confronto, i prezzi garantiti per i progetti eolici offshore francesi sembrano esorbitanti: da 180 a 200 €/MWh . Il20 giugno 2018, è stato raggiunto un accordo sulla rinegoziazione dei contratti dei parchi eolici assegnati nel 2012 e 2014 a EDF, Engie e Iberdrola: consente "una riduzione del 40% del contributo pubblico e un adeguamento delle tariffe del 30%" per l'acquisto di energia elettrica. In contropartita, il costo di allacciamento dei parchi eolici sarà a carico di RTE, pari al 10% del costo complessivo di ciascun progetto; questo riduce il guadagno sui sussidi dal 40% al 33%.
Nell'estate del 2020, un consorzio Shell-Eneco ha vinto la terza gara d'appalto per l'energia eolica offshore senza sovvenzioni nei Paesi Bassi. Crescono i contratti di vendita privata a lungo termine: secondo BloombergNEF, nel 2020 sono stati firmati 6,5 GW di tali accordi.
Costo per kWhSecondo la European Wind Energy Association (EWEA - European Wind Energy Association), il costo per kWh prodotto nelle zone costiere (quindi molto ventose) era di € 0,088 a metà degli anni '80 per una turbina da 95 kW ; è 0,041 € per una turbina da 1 MW nel 2003. Più recentemente, l'EWEA ha dato nel 2009, per tutte le turbine eoliche, un intervallo da 5 a 11 c € // kWh a seconda dei siti e dei tipi di turbine eoliche.
In confronto, il costo di un kWh nucleare è stato valutato a fine 2011 dalla Corte dei Conti in € 0,04951; dovrebbe salire a 0,0542 euro tenendo conto del programma di investimenti annunciato da EDF dal 2010 e rafforzato dopo l' incidente nucleare di Fukushima . Inoltre, il prezzo spot per kWh basato sul mercato EPEX SPOT variava tra 4 e 6 c € nel 2011-2012. Ma un confronto dei prezzi di costo può essere fatto validamente solo tenendo conto dei dispositivi di accumulo di energia e degli impianti di back-up legati alla produzione di energia eolica.
Nel 2012 la società brasiliana Casa dos Ventos ha firmato una lettera d'ordine con Alstom per 68 turbine eoliche “ECO 122” destinate a parchi energetici. I 180 MW installati costeranno 230 milioni di euro , il che porta il costo per kilowatt installato all'impresa a 1.270 euro, ovvero nella fascia di prezzo indicata dal rapporto EWEA 2009 di 1.000 euro a 1.350 euro/kW .
Uno studio americano (NREL) del marzo 2013 stima il costo 2011 per kWh, di un progetto di parco eolico onshore da 1,5 MW di unità, a 7,2 USc (€ 0,055), e quello di un parco eolico offshore di 3,6 MW di unità a 22,5 USc ( 0,171 €); ma le ipotesi eoliche sono molto ottimistiche: il load factor è stimato al 37% per la flotta onshore e al 39% per la flotta offshore; Cita anche alla fine del rapporto intervalli da 6 a 10 $ USc / kWh per le fattorie terrestri e da 16,8 a 29,2 $ USc / kWh per i parchi offshore.
I costi per kWh di energia eolica previsti per il 2040 dal British Committee on Climate Change sono da 6 a 6,5 c €/kWh per l'eolico onshore e da 12 a 15 c €/kWh per l'eolico offshore (con turbine eoliche da 20 MW ).
I costi del kWh dell'eolico nel 2018 sono vicini al prezzo di rete con un range tra $ 29 e $ 56 / MWh , che è inferiore alla maggior parte delle fonti di generazione convenzionali. L'ultima gara eolica offshore vinta a Dunkerque è a 44 €/MWh .
Secondo il Global Wind Energy Council ( GWEC), il costo del kWh eolico ( LCOE ) è diminuito in media di oltre il 50% dal 2015 al 2019; in particolare, il costo dell'eolico offshore è diminuito di un terzo tra il 2018 e il 2019. Ma questo calo dei costi deriva dalla pressione esercitata su produttori e subappaltatori dai meccanismi di gara, che ha causato un rapido consolidamento dell'offerta: è diminuito il numero dei produttori di turbine da 100 a 37 e i primi cinque hanno una quota di mercato di due terzi. Ad esempio, l'intensa concorrenza nelle gare del 2017 all'inizio del 2019 ha fatto scendere i prezzi a 33,55 $/MWh; questi prezzi bassi sono stati utilizzati come massimali per le gare successive; il risultato è stato un forte calo dei volumi installati: 2,4 GW nel 2019 contro 4,1 GW nel 2018; su 17 GW messi all'asta in 3 anni, quasi un terzo non ha trovato un acquirente o è stato abbandonato dopo l'asta; oltre l'80% dei progetti aggiudicati è stato ritardato da 6 a 12 mesi. Più di 100 paesi hanno organizzato gare d'appalto, stimolando la concorrenza e portando a un netto miglioramento della competitività dell'energia eolica. Ciò ha portato i governi a cercare schemi privi di sussidi: la Cina eliminerà i sussidi per l'eolico onshore il prima possibile.1 ° gennaio 2021, e sono in corso progetti commerciali non sovvenzionati in Danimarca e nel Regno Unito; Le aste di progetti di energia eolica senza sovvenzione sono state organizzate in Germania dal 2017 e nei Paesi Bassi dal 2018.
Il GWEC critica questi modelli perché non forniscono visibilità dei prezzi a lungo termine. Aumentano i rischi, e quindi il costo del capitale. Gli attuali mercati dell'energia elettrica all'ingrosso, progettati per la produzione su larga scala da combustibili fossili o nucleari ad alti costi marginali, non sono adatti all'integrazione di grandi volumi di fonti energetiche non controllabili a costo marginale zero. Mercati come la Germania, la California e l'Australia hanno sperimentato le distorsioni dei prezzi che si verificano quando periodi di elevata produzione di energie rinnovabili creano eccedenze e trascinano i prezzi all'ingrosso a livelli bassi o addirittura negativi, e gli analisti ritengono che diventeranno frequenti periodi di prezzi negativi. È probabile che i mercati producano sempre più questo effetto di "cannibalizzazione" delle energie rinnovabili e i loro produttori saranno esposti a una crescente volatilità dei prezzi. I meccanismi competitivi che forniscono visibilità a lungo termine forniscono una migliore stabilità; potrebbero trattarsi di “ contratti per differenza ” che tengono conto del riferimento al prezzo di mercato garantendo nel contempo un reddito garantito nel lungo periodo. Altri meccanismi di mercato come i contratti di vendita diretta di energia elettrica con le aziende o altri grandi consumatori hanno permesso di garantire ai produttori un reddito stabile: in questo modo sono stati commercializzati oltre 50 GW di energia rinnovabile tra il 2008 e il 2019, di cui 19,5 GW nel 2019.
La riforma del mercato è essenziale per tenere conto nei prezzi di tutti gli impatti positivi e negativi delle fonti energetiche: costi di rete, costi di bilanciamento, emissioni inquinanti, esigenze di flessibilità dei sistemi energetici, effetti sociali e ambientali. In particolare, le emissioni di gas serra devono essere prese in considerazione attraverso una tassa sul carbonio o altri meccanismi.
Produzione di energia eolica dai cinque paesi leader
Fonte: International Energy Agency ; 2019: AIE e BP
Nel 2018 la produzione mondiale di energia eolica è stata di 1.273,4 TWh , in crescita del 12,4%; rappresentava il 4,8% della produzione totale di energia elettrica.
BP stima la produzione eolica mondiale in 1.270,3 TWh nel 2018 (+ 12,7%) e 1.429,6 TWh nel 2019 ( + 12,6%), ovvero il 5,3% della produzione totale di energia elettrica: 27.004,7 TWh .
Nazione | 1990 | 2000 | 2010 | 2015 | 2017 | 2018 | 2019 | % 2019 |
Variante 2019/2010 |
azioni mix 2019 * |
Cina | 0.002 | 0.6 | 44.6 | 185.8 | 295.0 | 365.8 | 405.7 | 28,4% | + 810% | 5,4% |
stati Uniti | 3.1 | 5.6 | 95.1 | 193.0 | 257.2 | 277.9 | 303.4 | 21,2% | +219% | 6,9% |
Germania | 0.07 | 9.4 | 38,5 | 80.6 | 105.7 | 110.0 | 126.0 | 8,8% | + 227% | 20,4% |
India | 0.03 | 1.7 | 19,7 | 35,1 | 51.1 | 60.3 | 66,0 | 4,6% | + 235% | 4,1% |
UK | 0.01 | 0.9 | 10.2 | 40.3 | 50.0 | 57,1 | 64.1 | 4,5% | + 528% | 19,8% |
Brasile | - | 0.002 | 2.2 | 21.6 | 42,4 | 48,5 | 56.0 | 3,9% | + 2445% | 8,9% |
Spagna | 0,014 | 4.7 | 44.3 | 49,3 | 49.1 | 50.8 | 55.6 | 3,9% | + 26% | 20,3% |
Francia | - | 0.08 | 9.9 | 21,4 | 24,7 | 28.5 | 34.6 | 2,4% | + 249% | 6,1% |
Canada | - | 0,3 | 8.7 | 27.0 | 28,8 | 29,7 | 34.2 | 2,4% | + 293% | 5,2% |
tacchino | 0 | 0.03 | 2.9 | 11,7 | 17.9 | 19,9 | 21,8 | 1,5% | + 652% | 7,2% |
Italia | 0.002 | 0.6 | 9.1 | 14.8 | 17.7 | 17.5 | 20.2 | 1,4% | +122% | 6,9% |
Svezia | 0.006 | 0,5 | 3.5 | 16.3 | 17.6 | 16.6 | 19,8 | 1,4% | + 466% | 11,8% |
Australia | 0 | 0.06 | 5.1 | 11.5 | 12.6 | 15.2 | 17.7 | 1,2% | + 247% | 6,7% |
Messico | 0 | 0.02 | 1.2 | 8.7 | 10.4 | 13.1 | 17.6 | 1,2% | + 1367% | 5,3% |
Danimarca | 0.6 | 4.2 | 8.7 | 14.1 | 14.8 | 13.9 | 16.1 | 1,1% | + 106% | 55,2% |
Polonia | 0 | 0.005 | 1.7 | 10.9 | 14.9 | 12,8 | 15.0 | 1,0% | + 804% | 9,2% |
Portogallo | 0.001 | 0.17 | 9.2 | 11,6 | 12.2 | 12.6 | 13.7 | 1,0% | + 50% | 25,9% |
Totale mondiale | 3.9 | 31.3 | 342.2 | 833,7 | 1132.8 | 1.273,4 | 1.430 | 100.0% | + 319% | 5,3% |
% elett. | 0.03 | 0.2 | 1.6 | 3.4 | 4.4 | 4.7 | 5.3 | |||
Fonte: Agenzia internazionale dell'energia . * share mix = quota di energia eolica nella produzione elettrica del Paese. |
La potenza installata non è un indicatore affidabile per i confronti tra i vari settori energetici o tra paesi, perché un MW continuamente utilizzato in una centrale nucleare, a carbone o a gas produce da due a cinque volte più di un MW di turbine eoliche, che funzionano solo quando il vento soffia abbastanza forte; i paesi che utilizzano solo turbine eoliche nei siti più ventosi , come gli Stati Uniti, hanno un rapporto produzione-capacità installata doppio rispetto a quelli che installano turbine eoliche anche in siti con poco vento, come gli Stati Uniti. 'Germania; le turbine eoliche offshore hanno anche un fattore di carico medio doppio rispetto alle turbine eoliche onshore; Infine, alcuni paesi come la Cina includono nelle statistiche sulla capacità installata le turbine eoliche che sono state completate ma non ancora collegate alla rete.
Secondo il Global Wind Energy Council ( GWEC), nel 2020 sono stati installati 93 GW di turbine eoliche, in crescita del 53% rispetto al 2019, di cui a terra e 6,1 GW in mare.La capacità installata globale ha raggiunto i 743 GW a fine 2020, un aumento del 14%. La quota di mercato della Cina è stata del 56% nel 2020, seguita da quella degli Stati Uniti: 18%; poi il Brasile (3%), i Paesi Bassi (2%), la Germania (2%). La quota dell'Europa è del 16%.
Nell'eolico onshore le nuove installazioni hanno raggiunto gli 86,9 GW , in crescita del 59%, portando la capacità installata globale a 707,4 GW . Questa forte crescita è dovuta principalmente ai due mercati principali: Cina 68,6 GW e Stati Uniti 17 GW . In Cina, le installazioni sono state accelerate dall'annuncio della fine dei sussidi alla to1 ° gennaio 2021 ; oltre a ciò, i progetti devono raggiungere la parità di rete basata sul prezzo regolamentato dell'energia elettrica proveniente dalle centrali a carbone in ciascuna provincia. Negli Stati Uniti, l'annunciata fine del Production Tax Credit (PTC) ha stimolato le commissioni, ma nel dicembre 2020 il Senato ha esteso il PTC con un'aliquota ridotta al 60% del suo livello precedente. Il Brasile è al terzo posto con 2,3 GW , seguito da Norvegia (1,53 GW ) e Germania (1,43 GW ).
Il mercato eolico offshore ha visto un leggero calo nel 2020: sono stati installati 6.068 MW rispetto ai 6.243 MW del 2019.
Le nuove installazioni nel 2019 sono stimate da GWEC a 60,4 GW , in crescita del 19% rispetto al 2018; quelli dell'eolico onshore sono saliti del 17% a 54,2 GW , mentre l'eolico offshore è balzato a 6,1 GW , portando la propria quota al 10%. Nell'eolico onshore, la regione Asia-Pacifico guida il mercato con 27,3 GW ; il mercato europeo è cresciuto del 30% nonostante un calo del 55% in Germania, grazie alla forte crescita degli stabilimenti in Spagna, Svezia e Grecia. Nell'eolico offshore, il mercato cinese è cresciuto del 45%. Continuano a dominare i meccanismi di mercato: a livello globale le gare hanno raggiunto 25 GW per l'eolico onshore e 15,8 GW per i progetti offshore, più del doppio dei volumi del 2018. Contratti Le vendite a lungo termine alle imprese sono cresciute del 30%, raggiungendo i 9 GW .
Nell'eolico onshore, la Cina, mercato leader dal 2008, ha installato 23,76 GW , nettamente più avanti di Stati Uniti (9,14 GW ), India (2,38 GW ), Svezia (1,59 GW ), Francia (1,34 GW ), Messico (1,28 GW). ) e Germania (1,08 GW ). La Cina è, per il secondo anno, leader nelle installazioni offshore con 2,39 GW , davanti al Regno Unito (1,76 GW ).
I primi cinque mercati nel 2019 sono stati Cina (43,3% del totale globale), Stati Uniti (15,1%), Regno Unito (4%), India (3,9%) e Spagna (3,8%). La regione Asia-Pacifico ha totalizzato il 50,7%, l'Europa il 25,5%, il Nord America il 16,1%, l'America Latina il 6,1% e l'Africa (+ Medio Oriente) l'1,6%.
Nel mercato eolico onshore (54,2 GW ), continua a dominare la Cina con 23,8 GW , seguita da Stati Uniti (9,1 GW ), India (2,4 GW ), Spagna (2,3 GW ) e Svezia (1,6 GW ). Il mercato cinese ha visto nel 2018 l'introduzione del sistema delle gare d'appalto, poi nel 2019 una nuova riforma che presenta una tabella di marcia verso un sistema “senza sovvenzioni” dal1 ° gennaio 2021. Nel 2019 il 35% delle nuove installazioni proveniva da meccanismi di mercato, come nel 2018; Nonostante il mancato successo delle gare del 2019 in Germania e India, sono stati assegnati 14,5 GW alle aste al di fuori della Cina, lo stesso livello del 2018.
Storia delle installazioni annuali dal 1996 al 2020:
Nazione | 1997 | 2000 | 2005 | 2010 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Cina | 146 | 352 | 1.266 | 41.800 | 145.362 | 168.732 | 188.392 | 210.247 | 236,320 | 288,320 | |
stati Uniti | 1.673 | 2,564 | 9.149 | 40,200 | 73.991 | 82.060 | 89.077 | 96.518 | 105.466 | 122.317 | |
Germania | 2.081 | 6.095 | 18.500 | 27.191 | 44 941 | 50 019 | 55.719 | 59.314 | 61.404 | 62,850 | |
India | 940 | 1.267 | 4.430 | 13.065 | 25 088 | 28.700 | 32 938 | 35,129 | 37.506 | 38.625 | |
Spagna | 427 | 2,535 | 10.028 | 20 623 | 23.025 | 23.075 | 23.100 | 23.594 | 25.742 | 27,328 | |
UK | 319 | 409 | 1,353 | 5 204 | 13.809 | 14.602 | 19 835 | 20 964 | 23.340 | 23 937 | |
Francia | 10 | 68 | 757 | 5.970 | 10,505 | 12.065 | 13.759 | 15.307 | 16 643 | 17 946 | |
Brasile | 3 | 22 | 29 | 931 | 8 726 | 10.741 | 12 769 | 14.707 | 15 452 | 17,750 | |
Canada | 25 | 137 | 683 | 4.008 | 11.219 | 11.898 | 12 240 | 12 816 | 13.413 | 13 577 | |
Italia | 103 | 427 | 1.718 | 5 797 | 8 975 | 9 227 | 9 766 | 10.230 | 10,512 | 10.543 | |
Svezia | 127 | 241 | 509 | 2 163 | 6.029 | 6.494 | 6.611 | 7.300 | 8.984 | 9 811 | |
tacchino | 19 | 201 | 1,329 | 4.694 | 6.091 | 6.872 | 7,370 | 8.056 | 9.280 | ||
Australia | 4 | 30 | 579 | 2.020 | 4 187 | 4 312 | 4 813 | 5 362 | 6.199 | 7.296 | |
Messico | 3.073 | 3.527 | 4.006 | 4 935 | 6 215 | 6.789 | |||||
Polonia | 2 | 5 | 73 | 1180 | 5.100 | 6 355 | 5.848 | 6 116 | 6 112 | ||
Danimarca | 1.066 | 2,417 | 3 128 | 3.749 | 5,064 | 5,230 | 5 486 | 5 766 | 5.917 | ||
Portogallo | 38 | 83 | 1.022 | 3.706 | 5,050 | 5.316 | 5.313 | 5 172 | 5.242 | ||
Olanda | 319 | 440 | 1.224 | 2 269 | 3.443 | 4,328 | 4.202 | 4 393 | 4.463 | ||
Irlanda | 53 | 119 | 495 | 1.428 | 2,446 | 2 701 | 3 318 | 3.676 | 4.127 | ||
Giappone | 18 | 142 | 1.040 | 2.304 | 3.038 | 3 230 | 3 399 | 3.661 | 3 921 | 4 373 | |
Romania | 0 | 1 | 462 | 2 976 | 3.024 | 3.030 | 3 261 | 3.826 | |||
Austria | nd | 2 404 | 2.632 | 2 887 | 2 878 | 3.607 | |||||
Belgio | nd | 2.229 | 2.378 | 2 806 | 3 133 | 3.159 | |||||
Chile | nd | nd | nd | 1.619 | 2 145 | 2 829 | |||||
Sud Africa | nd | 1.053 | 1.473 | 2.085 | 2.085 | 2.085 | 2,465 | ||||
Totale mondiale | 7 482 | 18.040 | 59 135 | 194 680 | 432 680 | 487 657 | 540.432 | 590 589 | 650 199 | 742 689 | |
2018-19: GWEC ed Eurobserv'ER per l'Europa |
Nel 2016 il mercato mondiale dell'energia eolica ha rallentato la sua crescita con 54 GW installati nel corso dell'anno; La Cina è rimasta in testa con 23,3 GW contro i 30 GW del 2015, anno segnato da una corsa prima dell'attuazione delle riduzioni tariffarie garantite; negli Stati Uniti, gli 8,2 GW messi in servizio portano la flotta a 82 GW ; l'Unione Europea ha installato 12,5 GW , di cui 5,4 GW in Germania e 1,5 GW in Francia.
Nel 2014: (52,13 GW di commissioning meno 0,56 GW di decommissioning; nel 2013 il commissioning era stato vicino a 37 GW ; il mercato è quindi cresciuto del 41%; la potenza installata nell'Unione Europea nel 2014 è stata di 12,44 GW . L'Asia ha rappresentato il 50,2% del mercato, Europa 25,8% e Nord America 13,9%; le altre regioni stanno guadagnando slancio con il 10,1% in totale. Per la prima volta, la potenza cumulata dell'Asia supera quella dell'Europa con 142,1 GW (38,3%) contro 135,6 GW (36,5% ), il Nord America per un totale di 77,95 GW (21%). La sola Cina ha installato 23,35 GW , ovvero il 45% del mercato mondiale, seguita a gran distanza dalla Germania: 6,2 GW e dagli Stati Uniti: 4,85 GW .
A fine 2013, la potenza eolica mondiale installata ha raggiunto i 318,6 GW , con un incremento di 35,6 GW in un anno (+ 12,4%), di cui 11,3 GW per l' Unione Europea ; il mercato ha subito un forte rallentamento, per la prima volta nella storia dell'era industriale dell'eolico: gli impianti nel 2012 sono stati 44,2 GW , di cui 11,8 GW per l'UE; tale flessione del mercato è principalmente dovuta al crollo del mercato statunitense (1.084 MW contro 13.078 MW del 2012), dovuto al tardivo rinnovo del sistema di incentivazione federale; il mercato europeo si è leggermente indebolito a causa dell'adozione da parte di alcuni governi di nuove politiche meno favorevoli; la Cina, invece, da sola rappresenta quasi la metà del mercato mondiale: 16,1 GW . L'Europa ha avuto una quota di mercato del 34,1% nel 2013, dietro al mercato asiatico (51,2% contro il 35,6% nel 2012) e molto più avanti del mercato nordamericano che è sceso al 9,3% contro il 31,4% nel 2012. L'Europa rimane comunque in testa per la potenza totale in esercizio: 38,3% contro il 36,4% dell'Asia e il 22,3% del Nord America.
Nel 2010 la Cina ha spodestato gli Stati Uniti con 42 GW di capacità installata contro i 40 GW .
Nel 2008 gli Stati Uniti sono diventati il primo Paese per capacità eolica con 25.170 MW installati davanti alla Germania (23.902 MW ). Questo settore impiegava circa 85.000 americani all'epoca.
Impianti e capacità installata in mareEsistono due tipi di installazioni offshore: turbine eoliche fisse sul fondo del mare, vicino alla costa, e turbine eoliche galleggianti , più lontane e che beneficiano di venti più forti e regolari.
I parchi eolici offshore (eolico offshore ) stanno svolgendo un ruolo crescente nello sviluppo dell'energia eolica, in particolare in Europa e in Cina. Secondo GWEC, la potenza eolica offshore installata ha raggiunto i 35.293 MW a fine 2020, di cui 10.206 MW nel Regno Unito, 9.996 MW in Cina, 7.728 MW in Germania, 2.611 MW nei Paesi Bassi, 2.262 MW in Belgio e 1.703 MW in Danimarca. Le nuove installazioni per il 2020 sono state pari a 6.068 MW , di cui 3.060 MW in Cina, 1.493 MW nei Paesi Bassi, 706 MW in Belgio, 483 MW nel Regno Unito, 237 MW in Germania e 60 MW in Corea del Sud. Sud. Nel 2020 sono state lanciate oltre 7 GW di gare per progetti offshore, di cui 5,5 GW organizzate dagli Stati americani del New Jersey, New York e Rhode Island, 0,8 GW dalla Danimarca e i resti dal Giappone, che prevede da 30 a 45 GW di eolico offshore entro il 2040.
Il mercato eolico offshore ha battuto i precedenti record nel 2019 con 6.145 MW di nuove installazioni; la sua quota nel mercato mondiale dell'energia eolica è aumentata dal 5% al 10% in cinque anni. La Cina ha continuato a guidare con 2.395 MW , seguita dal Regno Unito (1.764 MW ) e dalla Germania (1.111 MW ). Il bando britannico per i contratti per differenza di settembre 2019 ha comportato una riduzione del prezzo del 30% rispetto a quello del 2017, con prezzi che vanno da 39 a 41 £ /MWh (a prezzi 2012). Nei Paesi Bassi, Vattenfall ha vinto la seconda gara olandese a "sovvenzioni zero" nel luglio 2019 (760 MW ). Negli Stati Uniti, l'obiettivo di fornitura offshore è stato aumentato da 9,1 GW nel 2018 a 25,4 GW nel 2019; si prevede che almeno 15 progetti entreranno in servizio entro il 2026. Taiwan ha collegato alla rete il suo primo parco eolico offshore commerciale; il suo obiettivo di installazioni offshore per il 2025 è di 5,6 GW e ulteriori 10 GW dovrebbero essere installati tra il 2026 e il 2035. In Giappone, la prima gara eolica offshore sarà effettuata alla fine del 2020.
Secondo EurObserv'ER, la capacità installata in mare in Europa ammontava a fine 2019 a 21,8 GW , in aumento di 3,05 GW , ovvero +16,3% in un anno, contro i 2,97 GW installati nel 2018. I principali paesi con energia eolica offshore erano Regno Unito (9,78 GW ), Germania (7,51 GW ), Danimarca (1,7 GW ), Belgio (1,55 GW ) e Paesi Bassi (0,96 GW ).
A fine 2019 la capacità installata di energia eolica offshore ha raggiunto i 29.136 MW , di cui 9.723 MW nel Regno Unito, 7.493 MW in Germania, 6.838 MW in Cina, 1.703 MW in Danimarca, 1.556 MW in Belgio, 1.118 MW in Olanda, 310 MW nel resto d'Europa, 73 MW in Corea del Sud, 292 MW negli altri paesi asiatici e 30 MW negli Stati Uniti; la crescita del parco nel 2019 è stata di 6.145 MW , di cui 2.395 MW in Cina, 1.764 MW nel Regno Unito, 1.111 MW in Germania, 370 MW in Belgio, 374 MW in Danimarca e 123 MW in Asia esclusa la Cina.
A fine 2018 la capacità installata di energia eolica offshore ha raggiunto 22.997 MW (18.658 MW nel 2017), di cui 7.963 MW nel Regno Unito, 6.382 MW in Germania, 4.443 MW in Cina, 1.329 MW in Danimarca, 1.186 MW in Belgio, 1.118 MW nei Paesi Bassi, 302 MW in altri paesi europei, 73 MW in Corea del Sud, 171 MW in altri paesi asiatici e 30 MW negli Stati Uniti; la crescita del parco nel 2019 è stata di 4.348 MW (4.472 MW nel 2017), di cui 1.655 MW in Cina, 1.312 MW nel Regno Unito, 969 MW in Germania, 309 MW in Belgio, 61 MW in Danimarca e 35 MW in Corea del Sud.
Nel 2019, secondo EurObserv'ER , la produzione ha raggiunto i 426 TWh (362,5 TWh fuori dal Regno Unito), di cui 70,6 TWh in mare (40 TWh fuori dal Regno Unito), grazie a 12,24 GW di nuove installazioni (10,06 GW escluso il Regno Unito) , meno 208 MW di decommissioning, portando la capacità installata europea a 191,5 GW (167,58 GW escluso Regno Unito), di cui 21,8 GW in mare (12,0 GW escluso Regno Unito). La produzione di energia elettrica è aumentata in un anno di 48,5 TWh , pari al 12,85%, un aumento dovuto anche alla ripresa dello sviluppo dell'eolico in Spagna: +2,15 GW e una forte accelerazione in Svezia: +1, 68 GW e in Grecia: +0,73 GW ; i nuovi impianti eolici onshore in Germania sono invece scesi al di sotto dei GW per la prima volta dal 2008 (963 MW ), e sono scesi in Francia: +1,36 GW nel 2019 contro +1,58 GW nel 2018. I nuovi impianti eolici offshore hanno raggiunto i 3,05 GW rispetto a 2,97 GW nel 2018.
Nel 2018 la produzione è stata di 379,3 TWh , di cui 57,3 TWh in mare, grazie a 10,05 GW di nuove installazioni (contro i 14,78 GW del 2017), meno 345 MW di decommissioning, portando la capacità installata europea a 178,95 GW , secondo EurObserv' ER . La produzione di energia elettrica è aumentata in un anno di 16,9 TWh , pari al 4,7%, un modesto incremento dovuto alla contrazione dei tre principali mercati: Germania, Regno Unito e Francia.
Nel 2016 il parco eolico europeo (il secondo al mondo) ha rappresentato 153,7 GW e il 10,4% della fornitura elettrica del continente, superando le capacità della somma delle centrali a carbone.
Nel 2020, l'America è al 3 ° continente per capacità eolica installata con 169 800 MW , pari al 22,9% del totale globale, 122.317 MW negli Stati Uniti, 17.750 MW in Brasile, 13.577 MW in Canada, 6.789 MW in Messico, 2.829 MW in Cile e 2.618 MW in Argentina. Le nuove installazioni per il 2020 ammontano a 21.762 MW , pari al 23,4% del mercato mondiale, di cui 16.205 MW negli Stati Uniti, 2.297 MW in Brasile, 1.014 MW in Argentina, 684 MW in Cile, 574 MW in Messico e 165 MW in Canada.
Le nuove installazioni nel 2019 ammontano a 13.437 MW , pari al 22,1% del mercato mondiale, di cui 9.143 MW negli Stati Uniti, 1.281 MW in Messico, 931 MW in Argentina, 745 MW in Brasile, 597 MW in Canada e 526 MW in Cile.
Le nuove installazioni nel 2018 ammontano a 11.891 MW , ovvero il 23,5% del mercato mondiale, di cui 7.588 MW negli Stati Uniti, 1.939 MW in Brasile, 929 MW in Messico, 566 MW in Canada e 445 MW in Argentina.
Nel corso del 2017 tale potenza installata è aumentata di 10.414 MW (Nord America: 7.836 MW , America Latina: 2.578 MW ), ovvero + 9,2% e 19,8% del commissioning totale mondiale dell'anno. Gli Stati Uniti restano largamente in testa con 89.077 MW , pari al 72,3% del totale per il continente americano; i 7.017 MW da loro commissionati nel 2017 rappresentano il 67% del totale USA.
Gli altri paesi con un parco eolico significativo sono:
Nel 2017, i seguenti paesi avevano una flotta notevole:
La Colombia, che nel 2020 ha solo 19,5 MW di energia eolica (il parco eolico di Jepírachi), ha assegnato 2,27 GW di progetti eolici nei suoi primi due bandi di gara del 2019; la loro messa in servizio è prevista a partire dal 2022. A fine 2020 sono stati approvati 3,16 GW di progetti eolici. Viene indetto un nuovo bando per la prima metà del 2021. Il dipartimento di La Guajira , nel nord del Paese, è uno dei parchi eolici più favorevoli dell'America Latina, con un potenziale stimato dalla Banca Mondiale a 18 GW , ma occorre realizzare una linea di 470 km a 500 kV per convogliare l'energia elettrica prodotta in questa regione ai centri di consumo. È allo studio un progetto per un parco eolico offshore da 200 MW al largo di Cartagena , la cui messa in servizio è prevista per la fine del 2025.
Nel 2020 la regione Asia-Pacifico si è confermata ai vertici della classifica dei continenti per potenza eolica installata con 346.700 MW , ovvero il 46,7% del totale mondiale, di cui 288.320 MW in Cina, 38.625 MW in India e 7 296 MW in Australia. Le nuove installazioni ammontano a 55.666 MW , pari al 59,9% del mercato mondiale, di cui 52.000 MW in Cina, 1.119 MW in India e 1.097 MW in Australia. La regione possiede 10.414 MW di parchi eolici offshore, ovvero il 29,5% del totale mondiale, di cui 9.996 MW in Cina; Nel 2020 sono stati installati 3.120 MW , di cui 3.060 MW in Cina.
Nel 2019 le nuove installazioni sono state 30.612 MW , pari al 51% del mercato mondiale, di cui 26.155 MW in Cina, 2.377 MW in India e 837 MW in Australia.
Nel 2018 questa capacità installata è aumentata di 26.158 MW , pari al 51,6% del mercato mondiale, di cui 21.855 MW in Cina, 2.191 MW in India e 549 MW in Australia.
Nel corso del 2017 tale potenza installata è aumentata di 24.447 MW , ovvero +12% e 46,5% del totale commissioning globale dell'anno. La sola Cina, con i suoi 188.232 MW , rappresenta l'82,4% del totale installato in Asia a fine 2017 e il 79,8% delle installazioni dell'anno. Segue l'India con 32.848 MW (14,4% del cumulato e 17% di incremento).
Gli altri Paesi con un parco eolico significativo a fine 2019 sono:
La potenza eolica installata in Africa è aumentata del 12,8% nel 2020, passando da 6.454 MW a fine 2019 a 7.277 MW a fine 2020, di cui 2.465 MW in Sud Africa e 1.465 MW in Egitto. Le nuove installazioni per il 2020 sono state 823 MW , di cui 515 MW in Sud Africa.
Questa energia eolica è aumentata del 16,5% nel 2019. Le aggiunte del 2019 sono state di 944 MW , di cui 262 MW in Egitto.
L'aumento è stato del 20% nel 2018. Le aggiunte del 2018 sono state di 962 MW , di cui 380 MW in Egitto e 310 MW in Kenya.
L'energia eolica è aumentata del 16% nel 2017 (12% nel 2016, 30% nel 2015, 58% nel 2014); oltre la metà del balzo in avanti di 934 MW del 2014 è avvenuto in Sud Africa: +560 MW e quasi un terzo in Marocco: +300 MW ; nel 2015 il Sudafrica ha contribuito per il 64% alla crescita della flotta africana con +483 MW , seguito dall'Etiopia: +153 MW ; nel 2016 tutti i commissioning sono stati effettuati in Sud Africa: +418 MW ; lo stesso nel 2017: +621 MW .
I principali produttori di energia eolica nel mondo alla fine del 2007 erano:
Al 30 giugno 2013,
L'aumento del prezzo dei combustibili fossili ha reso la ricerca eolica più attraente per gli investitori.
La tecnologia attualmente più utilizzata per catturare l'energia eolica utilizza un'elica su un asse orizzontale. Alcuni prototipi utilizzano un asse di rotazione verticale: una nuova tecnologia ad asse verticale è quella del generatore eolico Kite (ispirato al kitesurf ) che, per catturare il vento più forte possibile, utilizza cavi e ali che possono raggiungere gli 800/1.000 m di altezza.
La tecnologia ad asse orizzontale presenta alcuni inconvenienti:
Le nuove turbine eoliche in fase di sviluppo mirano a ottenere una tecnologia esente dal rumore, dall'ingombro e dalla fragilità delle turbine eoliche a pale, pur essendo in grado di utilizzare il vento indipendentemente dalla sua direzione e forza. . Molte varianti sono studiate da test a grandezza naturale. Alcuni aerogeneratori sono di piccole dimensioni (da 3 a 8 m di larghezza, da 1 a 2 m di altezza), con l'obiettivo di poterli installare sui tetti a terrazze di condomini nelle città, o sui tetti di edifici industriali e commerciali, in potenza intervalli che vanno da pochi kilowatt a qualche decina di kilowatt di potenza media. La loro velocità di rotazione è bassa e indipendente dalla velocità del vento. La loro potenza varia con il cubo della velocità del vento (velocità del vento elevata alla potenza di 3): quando la velocità del vento raddoppia, la potenza viene moltiplicata per 8. La velocità del vento può variare da 5 km/h a più di 200 km /h senza richiedere la "sfumatura" delle lame .
Efficienza delle turbine eolicheLe turbine eoliche sono caratterizzate dalla loro efficienza in funzione della velocità del vento. Le attuali turbine eoliche hanno una curva limitata e limitata a venti inferiori a 90 km/h .
Ademe ha commissionato un rapporto a Climpact. I risultati di questo rapporto indicano che, a causa del riscaldamento globale, si prevede che i venti utilizzati per la produzione di energia eolica diminuiranno di quasi il 10% entro il 2100.
L'installazione di parchi eolici in mare è uno dei percorsi di sviluppo di questo settore: riduce al minimo i disturbi visivi e di vicinato e il fattore di carico è migliore grazie a un vento più forte e costante rispetto a terra. Ad esempio, un sito nel Mare del Nord ha mostrato di essere operativo il 96% delle volte, consentendo un fattore di carico medio di 0,37. Questa soluzione consente il progressivo sviluppo tecnico di turbine eoliche di altissima potenza.
Pertanto, la produzione di energia eolica in mare è maggiore rispetto a quella terrestre a potenza nominale equivalente. La media è di 2.500 MWh per megawatt installati a mare invece di 2.000 MWh per megawatt installati a terra. Nelle aree marittime geograficamente molto favorevoli all'energia eolica, le stime degli studi indicano il potenziale per casi estremi di 3.800 MWh per MW installato. Ma il costo dell'investimento rimane in media del 20% superiore a quello delle cosiddette turbine eoliche “convenzionali”.
Sono previste diverse soluzioni per ridurre il costo del kilowattora prodotto. Tra le soluzioni studiate, possiamo notare:
I progetti per le future turbine eoliche offshore, entro il 2010, puntano a una potenza di 10 MW per unità, con un diametro delle pale di 160 metri.
I primi parchi eolici offshore sono stati realizzati a meno di 35 m di profondità ea 40 km dalla costa; nuovi progetti si spostano sempre più lontano (fino a 100 km ) e si avventurano in acque profonde (fino a 50 m ); i progetti in acque profonde sono particolarmente numerosi in Giappone (nove progetti), Francia (cinque progetti), Spagna (cinque), Norvegia (quattro) e Stati Uniti (quattro).
Un'opzione per ridurre il costo dell'investimento per kilowatt installato potrebbe essere quella di accoppiare una turbina eolica offshore e una o più turbine di marea allo stesso pilone .
In Francia, la Compagnie du vent ha annunciato nel novembre 2006 il progetto del parco eolico Deux Côtes , un insieme di 141 turbine eoliche per un totale di 705 MW , a 14 km al largo della Senna Marittima e della Somme. In Inghilterra, il consorzio London Array ha un progetto a 20 km dalla foce del Tamigi, che rappresenterebbe 271 turbine per una potenza fino a 1000 MW . Con il progetto aggiuntivo Thanet, ora dovrebbero essere installati 1.800 MW nell'estuario del Tamigi. Il progetto britannico Triston Knol produrrà 1.200 MW .
La società norvegese Norsk Hydro, specializzata nello sfruttamento offshore di petrolio e gas, sta sviluppando un concetto basato su piattaforme petrolifere galleggianti. Il principio è montare la turbina eolica su una cassa galleggiante in cemento (ancorata tramite cavi, profonda da 200 a 700 m ). Questo progetto rivoluzionerebbe l'eolico offshore, perché permetterebbe di non preoccuparsi più della profondità, e quindi di installare giacimenti giganti (fino a 1 GW di potenza installata) lontano dalla costa. Ciò ridurrebbe anche il prezzo dei parchi eolici offshore, evitando la costruzione di costose fondazioni sottomarine e ridurrebbe le emissioni di gas serra dovute all'installazione delle fondazioni.
L'energia eolica urbana è un concetto di installazione e funzionamento di turbine eoliche in un ambiente urbano. L'eolico urbano è alla ricerca di aerogeneratori compatti in grado di offrire una produzione elettrica decentralizzata , che non comporti trasporti e le perdite generate.
Sono stati fatti molti progressi nel campo delle turbine eoliche urbane, sono emerse molte innovazioni e il numero di installazioni di turbine eoliche nelle città è in aumento. La caratteristica più importante per un aerogeneratore urbano, è l'assenza di obbligo del suo orientamento rispetto alla direzione del vento. Infatti in città i venti sono molto disturbati dall'ambiente (edifici…), è quindi necessario che l'aerogeneratore non debba cercare costantemente la direzione del vento, altrimenti la sua produzione si riduce notevolmente. Per il momento, l'installazione di aerogeneratori ad asse verticale sembra essere la soluzione più adatta per un ambiente urbano.
I progettisti hanno anche sviluppato prototipi sui quali non sono più presenti pale come quelle di un'elica di aeroplano, ma un rotore fissato alle due estremità, dotato di pale per fornire una coppia costante qualunque sia la loro posizione rispetto all'asse del vento. In alcuni progetti al rotore viene aggiunto uno statore esterno, un elemento fisso destinato a deviare il corso del vento al fine di ottimizzare l'efficienza dell'assieme. Il design meccanico delle turbine eoliche le rende resistenti ai venti forti, e le libera dalla necessità di essere spente quando il vento supera i 90 km/h . La loro produzione è quasi proporzionale alla velocità del vento fino a oltre 200 km/h , senza limiti di livello come sulle turbine eoliche convenzionali. Alcune turbine eoliche integrano infine la levitazione magnetica per ridurre l'attrito e quindi aumentare l'efficienza del generatore eolico.
La Direttiva Europea 2009/28/CE del 2009 sulle energie rinnovabili, parte del Pacchetto Clima-Energia , obbliga i 27 Stati Membri a presentare il loro Piano d'Azione Nazionale per le Energie Rinnovabili (NREAP); i 27 piani sono stati presentati alla Commissione europea il4 gennaio 2011. L'aggiunta degli obiettivi di questi piani per l'eolico dà un totale di 213 GW di capacità installata nel 2020, producendo 495 TWh , ovvero il 14% della domanda totale di energia elettrica.
Anche la Commissione Europea ha stabilito un proprio scenario di base, che prevede 222 GW di capacità installata nel 2020, producendo 525 TWh , ovvero il 14,2% della domanda totale di energia elettrica.
Le proiezioni EWEA annunciano per il 2020 nell'Unione Europea :
Per il 2030, l'EWEA prevede 400 GW di turbine eoliche (250 GW a terra e 150 GW a mare) per una produzione di 1.154 TWh , di cui 591,3 TWh a terra e 562,4 TWh in mare; la quota dell'eolico nella produzione di energia elettrica raggiungerebbe quindi il 28,5%.
Il Global Wind Energy Council (GWEC), in uno studio del 2012, ha previsto tre scenari, "riferimento (nuove politiche IEA)", "moderato" e "avanzato", prevedendo una produzione globale nel 2020 rispettivamente di 1.439 TWh , 1.863 TWh e 2.821 TWh , e nel 2030 da 2.412 TWh , 4.251 TWh e 6.678 TWh ; per l'Europa (OCSE), prevede da 211 a 263 GW nel 2020 e da 288 a 397 GW nel 2030.
L'offerta di formazione tecnica , spesso anglofona, si amplia con lo sviluppo del settore (circa 10.000 posti di lavoro previsti in Francia se l'eolico continuerà a svilupparsi, in particolare in mare). L'energia eolica in mare richiede competenze speciali, anche in termini di sicurezza, gestione del rischio di corrosione, previsione dei vincoli meteorologici, lavoro sommerso, rischi associati alle munizioni sommerse , ecc.
Uno studio multicriterio pubblicato nel 2008 sulla rivista Energy & Environmental Science considera l'energia eolica il settore con il miglior record ambientale complessivo. Una turbina eolica non consuma acqua dolce (l'accesso all'acqua dolce è un problema importante su scala globale), non richiede pesticidi, non induce inquinamento termico. Ha un'impronta superficiale molto bassa (la presenza di una turbina eolica è compatibile con le attività agricole) e un ridotto impatto sulla biodiversità. È, inoltre, disponibile quasi ovunque, in maniera decentralizzata. È energia pulita che non produce direttamente anidride carbonica , anidride solforosa , polveri sottili , scorie radioattive a vita lunga o qualsiasi altro tipo di inquinamento dell'aria o dell'acqua nel suo sito operativo.
Tuttavia, secondo il think tank britannico Civitas , a causa dell'intermittenza della sua produzione, l'energia eolica comporterebbe maggiori emissioni di gas serra rispetto al nucleare e al gas perché richiede il ricorso ad altre fonti di energia come carbone e gas quando il vento è troppo debole o troppo forte.
La produzione di elettricità convertendo energia eolica, idraulica, nucleare o termica richiede alternatori contenenti magneti ad alta potenza. Nel 2010, il 5% di questi sono del tipo a magneti permanenti e contengono fino a 2.700 kg di neodimio per aerogeneratore, una percentuale che dovrebbe raggiungere dal 15 al 25% del parco eolico nel 2015. Questa percentuale potrebbe aumentare ulteriormente con lo sviluppo. eolico offshore , che attualmente non può fare a meno dei magneti permanenti.
Tuttavia, il neodimio, metallo appartenente al gruppo delle terre rare , comporta processi di estrazione e soprattutto di raffinazione molto inquinanti. I produttori, come Enercon , si sono allontanati dal neodimio a favore degli elettromagneti e sono in corso ricerche per rendere i magneti privi di neodimio e altre terre rare.
Nel 2006 poi 2017, un gruppo di lavoro dell'Accademia Nazionale di Medicina sulle turbine eoliche ha concluso che in termini di inquinamento acustico :
In merito alla distanza di 1.500 m , il gruppo di lavoro ha chiesto, in via cautelativa e in attesa della conclusione degli studi richiesti, la sospensione della costruzione di aerogeneratori di potenza superiore a 2,5 MW qualora non vi fosse, a tale data, assenza di onshore turbina eolica di tale potenza in Francia. Questo rapporto applica più un principio di precauzione senza basi scientifiche, perché il rumore di una turbina eolica non è correlato alla sua potenza nominale. Per questo le indagini acustiche vengono sistematicamente effettuate nell'ambito di uno studio di impatto ambientale.
Le macchine di ultima generazione hanno compiuto notevoli progressi in termini di inquinamento acustico e possono essere programmate, in determinate circostanze di forza e direzione del vento, per ridurre l'impatto su una vicina area residenziale.
In Australia , nel marzo 2005, il pediatra David Iser ha notato tre casi di "problemi significativi" in uno studio su 25 persone che vivevano entro un raggio di 2 km da un parco eolico.
Una turbina eolica produce un rumore di 55 dBA ai piedi della sua torre, che corrisponde all'ambiente sonoro di un ufficio. Questo livello di rumore è generalmente considerato accettabile. La normativa francese non si basa sul rumore intrinseco ma sulla nozione di emergenza sonora, ovvero la differenza tra il livello sonoro ambientale e questo più quello delle turbine eoliche. Questo per rimanere al di sotto di 5 dBA durante il giorno e 3 dBA di notte, qualunque sia la velocità del vento. Nuove normative rafforzano questo criterio, introducendo la nozione di emergenza spettrale, con livelli di emergenza da rispettare per frequenza (7 dB tra 125 e 250 Hz , 5 dB tra 500 e 4000 Hz ). Questo lo rende una delle normative più severe in Europa.
Il 28 novembre 2009, Le Monde dedica un dossier ai “maledetti del vento”, che vivono vicino alle pale eoliche e soffrono di “stress, nausea, insonnia, vertigini, irritabilità, depressione…” . Il giornale indica che "le testimonianze si accumulano in modo inquietante" .
Diverse pubblicazioni riportano gli effetti dannosi sulla salute delle basse frequenze e degli infrasuoni generati dai parchi eolici. I sintomi più spesso citati sono nausea, tachicardia, tinnito, difficoltà ad addormentarsi e concentrazione. Frequenze molto basse e infrasuoni non sono attualmente prese in considerazione in Francia negli studi di impatto preliminari all'installazione di un parco eolico. ANSES è stato quindi contattato per studiarne gli effetti.
Rispetto ai primi parchi eolici, molto densi, i nuovi parchi vedono le loro pale eoliche più distanziate, essendo queste di dimensioni e potenza maggiori. Hanno quindi perso il loro aspetto iperconcentrato.
L'energia eolica è oggetto di dibattito in Francia, tra sostenitori, che si battono per lo sviluppo di strutture eoliche, e oppositori, che si battono per una moratoria su questi dispositivi, che accusano di deturpare il paesaggio e di cui mettono in dubbio l'utilità ecologica.
Diversi studi sulle turbine eoliche mostrano che il numero di uccelli uccisi dalle turbine eoliche è trascurabile rispetto al numero che muore a causa di altre attività umane ( caccia, ecc.). Un altro studio suggerisce che gli uccelli migratori si adattino agli ostacoli; questi uccelli che non cambiano rotta e continuano a volare attraverso un parco eolico potrebbero evitare le pale, almeno nelle condizioni dello studio (vento debole e durante il giorno). Nel Regno Unito, la Royal Society for the Protection of Birds ha concluso che: “Le prove disponibili suggeriscono che i parchi eolici correttamente posizionati non rappresentano un pericolo significativo per gli uccelli. "
Secondo la Lega per la protezione degli uccelli , con le documentate eccezioni della pavoncella , del cavaliere dalla coda rossa e della pittima reale , molte specie sembrano poter utilizzare lo spazio vicino ai parchi eolici per nidificare.
Altri studi sulle turbine eoliche mostrano che possono avere un impatto significativo sull'avifauna:
Finora relativamente trascurati, i pipistrelli causano preoccupazioni simili, soprattutto per le strutture più grandi: secondo uno studio del 2007, la mortalità dei pipistrelli aumenta esponenzialmente con l'altezza della torre, mentre la mortalità degli uccelli rimane stabile. Infatti, oltre al rischio di collisione diretta, i pipistrelli sono sensibili al barotrauma causato dalla rotazione delle lame. Il tasso di mortalità dei pipistrelli per barotrauma o collisione è valutato tra 0 e 69 individui per turbina eolica e per anno.
Se non si oppone a priori all'energia eolica, l'associazione France Nature Environment chiede una migliore considerazione dei rischi a cui sono esposti gli uccelli.
Secondo la rivista Science et Vie di gennaio 2019, le turbine eoliche spaventano gli uccelli predatori (aquile, falchi, cacciatori di re, ecc.). Di conseguenza sconvolgono la catena alimentare (ad esempio, le lucertole sono sovrappopolate in queste aree). L'articolo indica che secondo Maria Thaker, ricercatrice in biologia, diversi studi dimostrano che i parchi eolici modificano gli ecosistemi.
In un articolo pubblicato sulla rivista Ecology and Evolution , i ricercatori norvegesi propongono una soluzione per limitare gli impatti diretti delle turbine eoliche sugli uccelli. Dipingendo di nero una delle tre lame, avrebbero ridotto del 70% la mortalità delle aquile di mare . Secondo gli autori, l'alternanza del bianco e del nero nella rotazione rende le turbine eoliche più visibili ai rapaci. Tuttavia, il dispositivo sarebbe molto meno efficace nel controllare la morte dei piccoli passeriformi . Inoltre, dipingere le turbine eoliche è inefficiente di notte e non cambia i problemi indiretti che affliggono le specie, come la perdita di habitat , lo stress e il ridotto successo riproduttivo. Tuttavia, secondo Kévin Barré, ricercatore presso Concarneau presso il Center for Ecology and Conservation Sciences, “le turbine eoliche uccidono certamente molti meno uccelli all'anno rispetto ad altre minacce, come autostrade o gatti. Sono solo più nuovi nel panorama. Ci siamo meno abituati. È più facile criticarli. " .
Le turbine eoliche contribuirebbero localmente al riscaldamento della superficie terrestre. Alimentare tutta l'energia degli Stati Uniti attraverso le turbine eoliche aumenterebbe la temperatura del suolo di 0,24 °C . L'aumento della temperatura sarebbe più evidente durante la notte.
Le turbine eoliche sono state accusate di potenziali interferenze con radar militari per il rilevamento di velivoli a bassa quota o con radar meteorologici per il rilevamento di precipitazioni . Le turbine eoliche costituiscono infatti un ostacolo alla propagazione dell'onda. A seconda della vicinanza e della densità del parco eolico, questo può costituire un grosso blocco a bassa quota dando un'area grigia nei dati. Inoltre, poiché le lame ruotano, il radar rileva la loro velocità di movimento e l'elaborazione dei dati mediante il filtraggio Doppler non può differenziarle da un bersaglio in movimento.
L'impronta di una turbina eolica durante la sua costruzione rappresenta circa 1.000 m 2 (200 m 2 di fondazione e 800 m 2 di superficie della gru).
La superficie utilizzata rimane quasi interamente utilizzabile per altro uso . L'energia eolica è compatibile con altre attività umane, industriali e agricole, proprio come le linee ad alta tensione. I prototipi sono compatibili con l'edilizia urbana .
Per soddisfare il consumo elettrico francese nel 2011, sarebbe necessaria un'area di circa 28.500 km 2 per un parco composto da turbine eoliche da 2 MW .
La base di una turbina eolica onshore viene realizzata versando nel terreno 1.500 tonnellate di calcestruzzo su un'armatura costituita da una rete metallica di scarto. Per installare le ventimila turbine eoliche onshore previste per il 2025 dalla Transizione Energetica bisognerebbe quindi versare 30 milioni di tonnellate di calcestruzzo, incompatibile con la politica di contrasto all'artificializzazione dei suoli. Inoltre, in Francia, non esiste alcun obbligo legale di rimuovere questo calcestruzzo dal terreno durante lo smantellamento della turbina eolica.
Nel 2010 in Francia non esisteva un parco eolico inattivo.
Le turbine eoliche presentano un rischio di incidenti: un forte vento rischia di rompere le strutture delle turbine eoliche. Nel 2000, un'elica rotta nel Burgos Park ha fatto ruotare i detriti per diverse centinaia di metri. Una delle turbine eoliche di 62 m del parco Bouin in Vandea si è schiantata al suolo durante il passaggio della tempesta Carmen su1 ° gennaio 2018.
La maggior parte degli incidenti noti è legata all'uso di apparecchiature di seconda mano o alla mancanza di feedback sull'esperienza, un rischio insito in qualsiasi tecnologia emergente. Le turbine eoliche oggi installate beneficiano di certificazioni effettuate da organizzazioni indipendenti e sono costruite sotto stretto controllo di qualità, riducendo notevolmente il rischio di guasti alle apparecchiature. Tuttavia, le turbine eoliche certificate non sono sempre soggette a test di funzionamento a lungo termine. Nel mondo, nessuno è mai stato riconosciuto come vittima di un incidente di vento.
Le turbine eoliche sfruttano l'energia cinetica prodotta dalle differenze di pressione nell'atmosfera sotto l'influenza del sole. Questi flussi di gas partecipano alle dinamiche climatiche globali. Uno studio pubblicato dai ricercatori della Max-Planck Society sulla rivista Earth System Dynamics mostra che l'energia potenzialmente estraibile (da 18 a 68 Terawatt (TW) a seconda del metodo di valutazione) è dello stesso ordine di grandezza o maggiore di un ordine di grandezza a quella della domanda mondiale di energia (17 TW), ma che alcune delle conseguenze climatiche di un'estrazione a questo livello massimo sarebbero paragonabili a quelle di un raddoppio del tasso di CO 2.
Lo studio prende in considerazione solo l'energia eolica onshore; se aggiungiamo l'eolico offshore, il potenziale è quasi raddoppiato.
Nel 2018 la potenza media prodotta dall'eolico è stata di 0,135 TW , ben al di sotto del potenziale sopra presentato, con un fattore di crescita di 3,5 in otto anni. Tutto indica che la capacità installata continuerà a crescere fortemente nei prossimi anni, anche se in Europa si osserva un marcato rallentamento. Il margine si sta quindi restringendo, ma resta più che comodo.
In ogni caso, il rapporto sostiene che l'uso diffuso dell'energia eolica provocherebbe un cambiamento nelle precipitazioni, la dissipazione del calore per convezione, nonché un aumento della radiazione solare sulla superficie terrestre. In conclusione, raccomanda di avviare studi modellistici complessi per sostenere e limitare lo sviluppo dell'uso dell'energia eolica, pur confermando già che esiste un livello massimo per il recupero dell'energia eolica, con conseguenze per il clima del pianeta.
Rigido e leggero, il legno di balsa viene utilizzato nella composizione delle pale eoliche: l'anima in legno è posta tra due “pelli” di fibra di vetro che ne rafforzano la resistenza. Più lunghe sono le lame, più balsa incorporano. Secondo The Economist , il boom dell'energia eolica sta indebolendo l'Amazzonia ecuadoriana, che fornisce il 75% della produzione mondiale di questo legno. Le prime persone interessate sarebbero le comunità indigene.
Il dibattito sull'energia eolica verte sui fastidi, lo spreco di denaro pubblico, la corruzione, l'uso di materiali inquinanti e non riciclabili, la distruzione dell'ambiente mediante l'estrazione di terre rare e gli interessi dell'energia eolica.
L'energia eolica è sfruttata su più scale. Possiamo distinguere il "grande vento" o "eolico industriale", che è finanziato da comunità e grandi aziende ed è collegato a una rete elettrica nella quasi totalità dei casi, piccolo vento , che viene realizzato da un individuo o da un'azienda agricola, su un sito isolato o connesso alla rete.
Tra gli attori del dibattito sull'energia eolica si distinguono enti pubblici che si occupano di energie rinnovabili, produttori di energia eolica, laboratori di ricerca e sviluppo e associazioni che si battono per o contro le turbine eoliche.
Tra gli enti pubblici francesi che si occupano di energia eolica, possiamo citare, ad esempio, l'Agenzia per l'ambiente e la gestione dell'energia (ADEME), che svolge un ruolo di leadership nella ricerca sull'energia rinnovabile), la DGEMP, la Commissione per la regolamentazione dell'energia (CRE), il gestore della Rete di Trasmissione Elettrica ( RTE ), ecc.
Tra le associazioni francesi che lavorano nelle energie rinnovabili, ci sono professionisti dell'energia eolica:
A livello europeo: Wind Europe, inizialmente European Wind Energy Association , EWEA, creata nel 1982, riunisce 700 aziende, associazioni e istituti di ricerca o accademici provenienti da più di 50 paesi, attivi nell'intera catena del valore del settore. Rappresenta il settore presso le Comunità europee.
A livello mondiale:
I laboratori di ricerca e sviluppo dedicati all'energia eolica (il CEP è il più importante laboratorio sull'energia eolica) sono pochi per essere coinvolti in programmi di ricerca e sviluppo dedicati esclusivamente a questo argomento. Inoltre, non partecipano a grandi programmi di sviluppo tecnologico a livello europeo, il che rappresenta una vera debolezza per il mercato eolico francese a livello nazionale ed europeo.
Diverse associazioni sostengono lo sviluppo dell'energia eolica: Suisse-Éole in Svizzera, Planète Éolienne, che riunisce associazioni locali per la promozione dell'energia eolica, e France Énergie Éolienne , che riunisce 160 professionisti dell'energia eolica in Francia.
Turbine anti-eolicoSecondo un sondaggio di Louis Harris pubblicato su 28 aprile 2005, il 91% dei francesi si dichiara favorevole all'energia eolica.
Nel 2008, il 62% dei francesi intervistati ha dichiarato di aver accettato l'installazione di una turbina eolica a meno di un chilometro dalla propria abitazione.
Nel 2018, un sondaggio Harris Interactive ha concluso che il 73% del pubblico in generale e l'80% dei residenti locali hanno una buona immagine dell'energia eolica (indagine condotta su un campione di 1.001 residenti locali e 1.091 francesi).