How do wind turbines work? - Rebecca J. Barthelmie and Sara C. Pryor

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TED-Ed


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Traduttore: Chiara Polesinanti Revisore: Silvia Monti
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Every 24 hours, wind generates enough kinetic energy
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Ogni 24 ore, il vento genera abbastanza energia cinetica
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to produce roughly 35 times more electricity than humanity uses each day.
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per produrre 35 volte l’elettricità che viene usata in un giorno dall’uomo.
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And unlike coal or oil, this resource is totally renewed each day.
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E a differenza del carbone e del petrolio,
ogni giorno questa risorsa si rinnova completamente.
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So how can we harness this incredible amount of energy,
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Ma come possiamo sfruttare questa incredibile quantità di energia?
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and is it possible to create a world powered entirely by wind?
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Ed è possibile creare un mondo interamente alimentato dal vento?
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The basic principle of wind energy is simple.
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Il principio di base dell’energia eolica è semplice:
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A series of sails or blades mounted around a rotor catch the wind
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un insieme di vele o pale montate su un rotore
cattura il vento
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and translate its kinetic energy into rotational energy.
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e trasforma la sua energia cinetica in energia rotazionale.
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Traditional windmills use that rotational energy to grind wheat or pump water.
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I mulini a vento tradizionali usano quell’energia rotazionale
per macinare il grano o pompare acqua.
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But in modern wind turbines, it turns a generator that creates electricity.
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Ma nelle moderne turbine eoliche, fa ruotare un generatore
che produce elettricità.
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This conversion from wind to rotational energy to electricity
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Questa conversione dell’energia da eolica a rotazionale a elettrica
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has defined wind turbines since their invention in the late 19th century.
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ha distinto le turbine eoliche
sin dalla loro invenzione alla fine del XIX secolo.
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And there are three primary factors that determine just how much energy
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Ci sono tre fattori principali
che determinano quanta energia possono produrre:
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they can produce: the size and orientation of the blades,
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la dimensione e l’orientamento delle pale,
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the blade’s aerodynamic design, and the amount of wind turning the rotor.
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l’aerodinamicità del design delle pale
e la quantità di vento che le fa ruotare.
Primo, l’orientamento delle pale.
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First up, blade orientation.
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Wind turbines can be designed with their rotor
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Il rotore di una turbina eolica può essere
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on a vertical axis or a horizontal axis.
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su un asse verticale o su uno orizzontale.
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Vertical blades can pick up wind coming from any direction,
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Le pale verticali riescono a captare il vento proveniente da ogni direzione,
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but with much less efficiency than horizontal axis rotors.
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ma con un’efficienza molto minore rispetto ai rotori su assi orizzontali.
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Horizontal designs allow blades to capture the wind’s full force
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I modelli orizzontali consentono alle pale di catturare tutta la forza del vento,
poiché seguono la direzione del vento e si girano per averlo di fronte.
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by tracking the wind’s direction and turning to face it.
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This turning process is called yawing,
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Questo processo di rotazione si chiama “imbardata”
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and older windmills achieved it through manual monitoring.
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e i mulini a vento più vecchi la realizzavano con un controllo manuale.
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Today, wind sensors and computer systems automatically adjust the blades
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Oggi, sensori eolici e sistemi computerizzati
regolano le pale in automatico, con grande precisione,
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with expert precision to capture as much energy as possible.
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per captare quanta più energia possibile.
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Outside rotor orientation,
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Oltre all’orientamento del rotore,
le pale stesse devono avere una forma che ne massimizzi l’efficienza.
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the blades themselves need to be shaped to maximize efficiency.
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While early designs used flat blades,
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Mentre i primi modelli usavano pale piatte,
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modern blades are curved like airplane wings.
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le pale moderne sono ricurve come le ali degli aerei.
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Wind travels faster over the curved surface,
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Il vento va più veloce sulla superficie curva,
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creating a low-pressure pocket above the blade that forces it upwards.
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creando sulla pala una tasca di bassa pressione
che la fa alzare.
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Since the amount of lift depends on the angle
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Poiché il grado di sollevamento dipende dall’angolo del flusso del vento
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at which the wind is moving relative to the blade,
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rispetto alla pala,
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modern blades also incorporate a twist,
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nelle pale moderne è inserita anche una piegatura,
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optimizing how much of the blade can cut into the wind.
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che ottimizza la porzione di pala che può tagliare il vento.
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Made of fiberglass and resin layers, these blades are strong enough
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Fatte di strati di vetroresina, queste pale sono abbastanza resistenti
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to operate through rain, lightning, and blistering sunlight for over 20 years.
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da funzionare con la pioggia, i fulmini e un sole rovente
per più di 20 anni.
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Even with aerodynamic blades and a horizontal rotor,
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Ma anche con delle pale aerodinamiche e un rotore ad asse orizzontale,
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a wind turbine can only capture wind if it's in a windy environment.
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una turbina eolica può captare il vento solo se si trova in un posto ventoso.
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Wind speeds typically increase the higher into the atmosphere you travel.
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La velocità del vento di solito aumenta man mano che si sale nell’atmosfera.
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So today, most turbines are well over 100 meters tall,
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Così oggi, quasi tutte le turbine superano i 100 metri di altezza
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with equally large rotor diameters.
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e hanno rotori di pari diametro.
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A turbine of this height and size can capture a huge amount of wind,
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Una turbina di tale altezza e dimensioni può captare tantissimo vento,
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generating enough electricity every year to power 750 American homes.
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generando ogni anno abbastanza energia da alimentare le case di 750 americani.
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A wind farm of 200 similarly sized turbines
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Un parco eolico di 200 turbine di queste dimensioni
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could power over 150,000 American homes— or twice as many European homes—
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potrebbe alimentare le case di oltre 150.000 americani,
o il doppio delle case in Europa,
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for an entire year.
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per tutto un anno.
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Offshore wind farms contain an even greater number of even larger turbines.
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I parchi eolici galleggianti contengono turbine ancora più grandi e numerose.
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In 2019, the largest wind turbine ever built
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Nel 2019, la più grande turbina eolica mai costruita
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began operating off the coast of the Netherlands.
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è entrata in funzione al largo della costa olandese.
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With a rotor diameter of 220 meters, just one of these turbines
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Con un rotore del diametro di 220 metri,
una singola turbina può soddisfare il bisogno annuale di energia
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can meet the annual power needs of 16,000 European households.
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delle case di 16.000 europei.
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Despite its amazing potential, wind energy still faces challenges.
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Nonostante questo incredibile potenziale, l’eolico deve ancora superare delle sfide.
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Wind may be a free and unlimited fuel,
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Il vento sarà anche una fonte gratuita e illimitata,
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but no matter how large or efficient a turbine is
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ma a prescindere dalle dimensioni e dall’efficienza di una turbina,
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there's a mathematical limit to how much wind it can convert into electricity.
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c’è un limite matematico a quanto vento possa convertire in elettricità.
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German physicist Albert Betz calculated
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Il fisico tedesco Albert Betz ha calcolato
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that since some wind must remain to keep the blades spinning,
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che poiché deve avanzare un po’ di vento per far girare le pale,
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a turbine can only ever capture 59.3% of the wind’s energy.
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una turbina può catturare solo il 59,3% dell’energia del vento.
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Additionally, some people feel turbines disrupt natural scenery,
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Inoltre, secondo alcuni le turbine rovinano il paesaggio naturale,
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and wind energy’s intermittent availability
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e la disponibilità discontinua dell’energia eolica
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can make it difficult to integrate into electrical grids.
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può rendere difficile la sua integrazione nelle reti elettriche.
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But even with these challenges, modern wind turbines have made wind energy
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Ma anche con questi problemi,
le turbine moderne hanno reso l’energia eolica
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the most efficient and inexpensive source of electricity.
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la fonte di elettricità più efficiente ed economica.
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Wind turbines already provide essential energy for communities around the world.
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Le turbine eoliche forniscono già l’energia necessaria
a varie comunità nel mondo.
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And for many farmers, hosting a wind turbine
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E per molti agricoltori, ospitare una turbina eolica
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can be a reliable source of additional income.
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può essere un’ulteriore fonte sicura di reddito.
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With continued improvements in wind forecasting,
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Grazie ai miglioramenti continui nella previsione del vento,
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electrical grid infrastructure and energy storage,
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nelle infrastrutture per reti elettriche e nell’immagazzinamento dell’energia,
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wind power might blow away all our energy problems.
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l’eolico potrebbe spazzare via tutti i nostri problemi energetici.
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