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

Traduttore: Chiara Polesinanti Revisore: Silvia Monti

Every 24 hours, wind generates enough kinetic energy

Ogni 24 ore, il vento genera abbastanza energia cinetica

to produce roughly 35 times more electricity than humanity uses each day.

per produrre 35 volte l’elettricità che viene usata in un giorno dall’uomo.

And unlike coal or oil, this resource is totally renewed each day.

E a differenza del carbone e del petrolio,

ogni giorno questa risorsa si rinnova completamente.

So how can we harness this incredible amount of energy,

Ma come possiamo sfruttare questa incredibile quantità di energia?

and is it possible to create a world powered entirely by wind?

Ed è possibile creare un mondo interamente alimentato dal vento?

The basic principle of wind energy is simple.

Il principio di base dell’energia eolica è semplice:

A series of sails or blades mounted around a rotor catch the wind

un insieme di vele o pale montate su un rotore

cattura il vento

and translate its kinetic energy into rotational energy.

e trasforma la sua energia cinetica in energia rotazionale.

Traditional windmills use that rotational energy to grind wheat or pump water.

I mulini a vento tradizionali usano quell’energia rotazionale

per macinare il grano o pompare acqua.

But in modern wind turbines, it turns a generator that creates electricity.

Ma nelle moderne turbine eoliche, fa ruotare un generatore

che produce elettricità.

This conversion from wind to rotational energy to electricity

Questa conversione dell’energia da eolica a rotazionale a elettrica

has defined wind turbines since their invention in the late 19th century.

ha distinto le turbine eoliche

sin dalla loro invenzione alla fine del XIX secolo.

And there are three primary factors that determine just how much energy

Ci sono tre fattori principali

che determinano quanta energia possono produrre:

they can produce: the size and orientation of the blades,

la dimensione e l’orientamento delle pale,

the blade’s aerodynamic design, and the amount of wind turning the rotor.

l’aerodinamicità del design delle pale

e la quantità di vento che le fa ruotare.

Primo, l’orientamento delle pale.

First up, blade orientation.

Wind turbines can be designed with their rotor

Il rotore di una turbina eolica può essere

on a vertical axis or a horizontal axis.

su un asse verticale o su uno orizzontale.

Vertical blades can pick up wind coming from any direction,

Le pale verticali riescono a captare il vento proveniente da ogni direzione,

but with much less efficiency than horizontal axis rotors.

ma con un’efficienza molto minore rispetto ai rotori su assi orizzontali.

Horizontal designs allow blades to capture the wind’s full force

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.

by tracking the wind’s direction and turning to face it.

This turning process is called yawing,

Questo processo di rotazione si chiama “imbardata”

and older windmills achieved it through manual monitoring.

e i mulini a vento più vecchi la realizzavano con un controllo manuale.

Today, wind sensors and computer systems automatically adjust the blades

Oggi, sensori eolici e sistemi computerizzati

regolano le pale in automatico, con grande precisione,

with expert precision to capture as much energy as possible.

per captare quanta più energia possibile.

Outside rotor orientation,

Oltre all’orientamento del rotore,

le pale stesse devono avere una forma che ne massimizzi l’efficienza.

the blades themselves need to be shaped to maximize efficiency.

While early designs used flat blades,

Mentre i primi modelli usavano pale piatte,

modern blades are curved like airplane wings.

le pale moderne sono ricurve come le ali degli aerei.

Wind travels faster over the curved surface,

Il vento va più veloce sulla superficie curva,

creating a low-pressure pocket above the blade that forces it upwards.

creando sulla pala una tasca di bassa pressione

che la fa alzare.

Since the amount of lift depends on the angle

Poiché il grado di sollevamento dipende dall’angolo del flusso del vento

at which the wind is moving relative to the blade,

rispetto alla pala,

modern blades also incorporate a twist,

nelle pale moderne è inserita anche una piegatura,

optimizing how much of the blade can cut into the wind.

che ottimizza la porzione di pala che può tagliare il vento.

Made of fiberglass and resin layers, these blades are strong enough

Fatte di strati di vetroresina, queste pale sono abbastanza resistenti

to operate through rain, lightning, and blistering sunlight for over 20 years.

da funzionare con la pioggia, i fulmini e un sole rovente

per più di 20 anni.

Even with aerodynamic blades and a horizontal rotor,

Ma anche con delle pale aerodinamiche e un rotore ad asse orizzontale,

a wind turbine can only capture wind if it's in a windy environment.

una turbina eolica può captare il vento solo se si trova in un posto ventoso.

Wind speeds typically increase the higher into the atmosphere you travel.

La velocità del vento di solito aumenta man mano che si sale nell’atmosfera.

So today, most turbines are well over 100 meters tall,

Così oggi, quasi tutte le turbine superano i 100 metri di altezza

with equally large rotor diameters.

e hanno rotori di pari diametro.

A turbine of this height and size can capture a huge amount of wind,

Una turbina di tale altezza e dimensioni può captare tantissimo vento,

generating enough electricity every year to power 750 American homes.

generando ogni anno abbastanza energia da alimentare le case di 750 americani.

A wind farm of 200 similarly sized turbines

Un parco eolico di 200 turbine di queste dimensioni

could power over 150,000 American homes— or twice as many European homes—

potrebbe alimentare le case di oltre 150.000 americani,

o il doppio delle case in Europa,

for an entire year.

per tutto un anno.

Offshore wind farms contain an even greater number of even larger turbines.

I parchi eolici galleggianti contengono turbine ancora più grandi e numerose.

In 2019, the largest wind turbine ever built

Nel 2019, la più grande turbina eolica mai costruita

began operating off the coast of the Netherlands.

è entrata in funzione al largo della costa olandese.

With a rotor diameter of 220 meters, just one of these turbines

Con un rotore del diametro di 220 metri,

una singola turbina può soddisfare il bisogno annuale di energia

can meet the annual power needs of 16,000 European households.

delle case di 16.000 europei.

Despite its amazing potential, wind energy still faces challenges.

Nonostante questo incredibile potenziale, l’eolico deve ancora superare delle sfide.

Wind may be a free and unlimited fuel,

Il vento sarà anche una fonte gratuita e illimitata,

but no matter how large or efficient a turbine is

ma a prescindere dalle dimensioni e dall’efficienza di una turbina,

there's a mathematical limit to how much wind it can convert into electricity.

c’è un limite matematico a quanto vento possa convertire in elettricità.

German physicist Albert Betz calculated

Il fisico tedesco Albert Betz ha calcolato

that since some wind must remain to keep the blades spinning,

che poiché deve avanzare un po’ di vento per far girare le pale,

a turbine can only ever capture 59.3% of the wind’s energy.

una turbina può catturare solo il 59,3% dell’energia del vento.

Additionally, some people feel turbines disrupt natural scenery,

Inoltre, secondo alcuni le turbine rovinano il paesaggio naturale,

and wind energy’s intermittent availability

e la disponibilità discontinua dell’energia eolica

can make it difficult to integrate into electrical grids.

può rendere difficile la sua integrazione nelle reti elettriche.

But even with these challenges, modern wind turbines have made wind energy

Ma anche con questi problemi,

le turbine moderne hanno reso l’energia eolica

the most efficient and inexpensive source of electricity.

la fonte di elettricità più efficiente ed economica.

Wind turbines already provide essential energy for communities around the world.

Le turbine eoliche forniscono già l’energia necessaria

a varie comunità nel mondo.

And for many farmers, hosting a wind turbine

E per molti agricoltori, ospitare una turbina eolica

can be a reliable source of additional income.

può essere un’ulteriore fonte sicura di reddito.

With continued improvements in wind forecasting,

Grazie ai miglioramenti continui nella previsione del vento,

electrical grid infrastructure and energy storage,

nelle infrastrutture per reti elettriche e nell’immagazzinamento dell’energia,

wind power might blow away all our energy problems.

l’eolico potrebbe spazzare via tutti i nostri problemi energetici.