I parchi eolici offshore si stanno rallentando a vicenda?

Se le pale eoliche offshore sono troppo numerose e vicine, produrranno meno energia. Una cosa da prendere in considerazione quando si pianificano i parchi eolici

[11 Giugno 2021]

Per accelerare la necessaria transizione verso un’economia carbon neutral, aempre più Paesi stanno promuovendo l’espansione dell’energia eolica offshore, ma lo studio “Accelerating deployment of offshore wind energy alter wind climate and reduce future power generation potentials”, pubblicato recentemente su Nature Scientific Reports da un team di ricercatori tedeschi dell’Helmholtz-Zentrums Hereon, avverte che «Tuttavia, se questi parchi eolici offshore sono realizzati uno vicino all’altro, l’energia eolica e quindi la produzione di elettricità si riduce».

Lo  studio dimosttra che «Le perdite con l’aumento della produzione di energia eolica offshore saranno considerevoli e rilevabili come modello su vasta scala di ridotta velocità del vento intorno ai parchi eolici».

Negli ultimi anni, nella Deutschen Bucht e nel Mar Baltico l’espansione dell’energia eolica ha subito un’enorme accelerazione. I primi giganteschi parchi eolici offshore sono entrati in funzione nel 2008. Oggi, nella acque tedesche girano pale oliche  che producono circa 8.000 megawatt, quanto circa 8 centrali nucleari. Ma lo spazio è limitato. Per questo, i parchi eolici offshore vengono a volte costruiti molto vicini l’uno all’altro.

Il team dell’Helmholtz-Zentrum Hereon guidato da Naveed Akhtar ha scoperto che la velocità del vento nel parco eolico a valle viene significativamente rallentata e che «Questo effetto frenante si traduce in un modello di vento sorprendentemente basso e  fortemente evidente nella velocità media del vento». In media, questi effetti si estendono da 35 a 40 chilometri  e, in determinate condizioni meteorologiche, arrivano anche fino a 100 chilometri. La produzione di un parco eolico vicino può quindi essere ridotta dal 20 al 25%, il che alla fine porta a perdite economiche.

I ricercatori tedeschi sottolineano che «Se i parchi eolici vengono pianificati in stretta collaborazione, in futuro questi effetti scia dovranno essere considerati».

Con il loro studio, Akhtar, un esperto di modellazione climatica regionale, e i suoi colleghi hanno dato uno sguardo al futuro e hanno valutato le caratteristiche del vento per quanto riguarda un obiettivo a medio termine di espansione dell’eolico offshore. Per farlo hanno utilizzato il computer model COSMO-CLM, che viene utilizzato anche dai servizi meteorologici e che è in grado di risolvere nel dettaglio le situazioni meteorologiche a livello regionale – in questo caso per l’intero Mare del Nord – e lo ha combinato con la caratteristica futura dei parchi eolici, delle arre interessate e con il numero e le dimensioni delle turbine. Come base hanno utilizzato  la pianificazione di parchi eolici nel Mare del Nord dal 2015, alcuni dei quali non sono stati ancora costruiti.

Akhtar ha utilizzato il modello COSMO per calcolare la velocità del vento sul Mare del Nord per il periodo dal 2008 al 2017, considerando una serie di condizioni meteorologiche diverse e dice che «I risultati mostrano chiaramente che affronteremo un modello su larga scala di velocità del vento ridotta, che mostra le estensioni più grandi durante le condizioni meteorologiche stabili, in genere è questo il caso a marzo e aprile. Invece, in tempi tempestosi – soprattutto a novembre e dicembre – l’atmosfera è così mista che gli effetti di rallentamento sul parco eolico sono relativamente piccoli».

Per  verificare i dati del modello, il team ha confrontato le simulazioni con le misurazioni del vento dal 2008 al 2017. I ricercatori hanno utilizzato misurazioni registrate su due piattaforme di ricerca nel Mare del Nord e dati dai voli di misurazioni del vento realizzati dal TU Braunschweig sui parchi eolici esistenti. Il confronto dimostra che i ricercatori dell’Helmholtz-Zentrums Hereon, stanno simulando correttamente la diminuzione del  vento. La particolarità del lavoro è che per la prima volta è stato calcolato un periodo completo di dieci anni per l’intero Mare del Nord.

Akhtar  fa notare che «I modelli di flusso convenzionali per l’analisi dei parchi eolici hanno una risoluzione spaziale molto elevata, ma guardano solo a un campo eolico in un breve periodo di tempo. Inoltre, questi dati non possono essere utilizzati per determinare come un parco eolico cambia il flusso d’aria su una vasta area».
Mentre il team tedesco in questo studio si è occupato principalmente della misura in cui i parchi eolici si influenzano a vicenda, in futuro intende indagare quale influenza abbiano la ridotta velocità del vento sulla vita marina. Akhtar conclude: «Vento e onde mescolano il mare. Questo cambia il contenuto di sale e ossigeno dell’acqua, la sua temperatura e la quantità di sostanze nutritive in determinate profondità d’acqua.  Ora vorremmo scoprire come la miscelazione ridotta influisce sull’ecosistema marino».