Vento

Aug 23, 2023

Il riscaldamento è uno dei maggiori usi dell’energia nella società umana odierna. Laddove una volta bruciavamo tronchi per allontanare il brutale freddo invernale, ora ci affidiamo al gas e all’elettricità per riscaldare le nostre case e tenerci al sicuro e al caldo. In alcuni climi più freddi, come il Regno Unito, il riscaldamento può rappresentare il 60-80% del fabbisogno energetico domestico totale.

Tuttavia, esistono modi alternativi per fornire il riscaldamento. L’uso dell’energia eolica per fornire direttamente calore potrebbe essere fondamentale in quest’area, utilizzando una varietà di metodi interessanti che potrebbero avere alcune applicazioni di nicchia uniche.

Se un titolo è diventato ripetitivo e noioso negli ultimi due anni è l'aumento dei prezzi del gas e dell'elettricità. Ciò ha portato milioni di persone in tutto il mondo a pagare più che mai per riscaldare le proprie case. Le fonti sostenibili di energia su scala domestica possono compensare in una certa misura questo problema, per coloro che si affidano a metodi di riscaldamento elettrico, sia attraverso mezzi resistivi che tramite pompe di calore. Naturalmente, negli inverni più freddi, i comuni pannelli solari domestici sono purtroppo al loro rendimento più basso, garantendo nella migliore delle ipotesi scarsi risparmi.

Questi problemi hanno gettato nuova luce sui metodi alternativi per riscaldare le case in modo pulito e rinnovabile. In particolare, l’energia eolica può essere utilizzata per il riscaldamento se adeguatamente utilizzata. La soluzione più ovvia è quella indiretta, in cui un generatore eolico fornisce elettricità per far funzionare il riscaldamento elettrico convenzionale. Tuttavia, più interessanti sono i metodi diretti, che in alcuni casi possono essere più economici ed efficienti dal punto di vista energetico.

Il tipo più intuitivo di generazione di vento-calore avviene tramite un sistema di freno a fluido, noto anche come Joule Machine. Ciò comporta un mulino a vento che fa girare una pala all'interno di un contenitore di fluido, tipicamente acqua. L'energia catturata dal flusso del vento viene essenzialmente dissipata nel fluido dalla resistenza che oppone al mulino a vento, riscaldandolo. Il fluido riscaldato può quindi essere pompato nei radiatori per fornire il riscaldamento dove è necessario. È un concetto abbastanza semplice, anche se richiede un'attenta progettazione per farlo funzionare nella pratica. La chiave sta nel dimensionare correttamente il mulino a vento e il freno a fluido in modo che corrispondano tra loro e nella scelta dei parametri giusti per riscaldare il fluido a un livello utile. Il vantaggio di questo metodo è che il sistema converte direttamente l'energia meccanica in calore, bypassando la fase elettrica che aggiunge costi e complessità significativi. Inoltre, si risparmia una fase aggiuntiva di conversione dell'energia che può essere vantaggiosa per l'efficienza.

Un mulino a vento con freni a fluido è un dispositivo straordinariamente semplice, dal punto di vista meccanico. Avrebbe potuto essere utilizzato per il riscaldamento all'inizio dell'era industriale se qualcuno avesse avuto l'idea allora. Tuttavia, hanno guadagnato importanza per la prima volta quando alcuni individui intraprendenti in Danimarca hanno sperimentato la tecnologia negli anni ’70. Il paese è stato devastato dalla crisi petrolifera globale, poiché dipendeva da una fornitura affidabile per il riscaldamento. Quando i prezzi del petrolio salirono alle stelle, le alternative divennero rapidamente attraenti.

Vale la pena notare che questo concetto è applicabile soprattutto a coloro che vivono nelle zone rurali con spazio a disposizione. Sono anche luoghi in cui è probabile che il vento sia più disponibile. Inoltre, a differenza dei centri abitati, è più semplice costruire una turbina più grande e più potente. Le turbine eoliche piccole o basse in genere hanno prestazioni scarse, in particolare nelle aree urbane affollate. Tuttavia, per una proprietà rurale con ampio spazio e connessione limitata alla rete, un dispositivo vento-riscaldamento potrebbe funzionare bene.

Il primo progetto danese noto come Calorius Type 37 è un buon esempio di una tipica configurazione vento-calore. Con un rotore di 5 metri e un'altezza di 9 metri, era in grado di produrre 3,5 kW di calore con una brezza di 11 m/s. Un paio di queste unità sarebbero in grado di riscaldare una casa di medie dimensioni.

In confronto, il progetto LO-FA più avanzato degli anni ’80 ha dimostrato quanto potente possa essere un sistema vento-calore. Con un potente rotore di 12 metri su una torre di 20 metri, era in grado di generare circa 90 kW di calore con un vento che soffiava a 14 m/s. In particolare, utilizzava olio idraulico a resistenza più elevata per il fluido dei freni, anziché acqua nella maggior parte degli altri progetti. Il calore veniva poi ceduto all'acqua per la distribuzione. Con così tanta capacità di riscaldamento, il LO-FA potrebbe plausibilmente riscaldare diverse case, suggerendo che le grandi unità eoliche per riscaldare potrebbero essere ideali per comuni off-grid o aziende agricole familiari.