Il vento nella terra di mezzo

“L’energia eolica è in una terra di mezzo, è ancora una delle fonti rinnovabili con potenziale più elevato, ma la nostra ricerca suggerisce che dobbiamo prestare attenzione ai suoi limiti e impatti climatici se vogliamo espanderla oltre alcuni terawatt”

 

Finisce così l’articolo che Science Daily ha dedicato ieri ad uno studio pubblicato recentemente su Environmental Research Letters:

 

 

Are global wind power resource estimates overstated?

 

Nel paper, gli autori Adams & Keith, si ponono il problema di valutare quale sia il potenziale di sviluppo dell’energia eolica in termini di capacità, prendendo in considerazione sia l’interazione tra le torri eoliche degli impianti su vasta scala, sia le conseguenze di una eventuale massiccia estrazione di energia dal sistema.

 

Secondo quanto affermano, le precedenti stime della quantità di emergia estraibile per m2 , da 2 a 4 Watt, sarebbero eccessivamente ottimistiche. Dalle loro analisi scaturisce un potenziale che non va oltre il W/m2, riferito però agli impianti molto vasti, quelli cioè che arrivano a impegnare più di 100 km2. Il fatto è, scrivono precisando il loro pensiero a SD, che se l’obbiettivo che ci si pone è quello di arrivare a coprire con l’energia eolica una porzione importante del fabbisogno energetico mondiale, il 10/20% o più, inevitabilmente si dovrà tener conto sia della reale capacità estrattiva, che a loro risulta essere parecchio più bassa di quanto stimato, sia del fatto che l’impatto sul sistema clima potrebbe essere più significativo di quello prodotto dalla CO2. Ammesso e non concesso, viene da aggiungere, che quest’ultimo sia in effetti noto.

 

Il limite teorico del potenziale dell’energia eolica è enorme, a patto che si accetti di coprire il Pianeta di turbine. A quel punto però si deve tener conto dei limiti pratici del mondo reale. Mettere impianti dove non c’è vento è inutile, così come è poco remunerativo metterli dove lo sforzo logistico per il loro esercizio e per il trasporto dell’energia è eccessivo. Le capacità quindi si riducono, gli impianti sono costretti a crescere di dimensioni e i problemi di cui sopra diventano forse significativi, specie con grandi aspirazioni produttive. E quindi, aggiunge Keith, è giusto chiedersi se è leggittimo aspirare ad un obbiettivo di produzione del 3% fabbisogno mondiale, circa 10 Terawatt, oppure se l’asticella sia molto più in basso, 3 terawatt, cioè lo 0,1% fel fabbisogno.

 

E’ chiaro che i numeri espressi da questo paper che potrebbero gerare problemi sono enormi, ma pare di capire che qualcuno conti davvero di arrivarci. E stando a questo paper, quanto questo sia possibile è tutto da dimostrare.

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Author: Guido Guidi

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18 Comments

  1. Bravo Guido. Un’altra bella perla di lettura con lenti a fuoco variabile. L’impatto delle turbine eoliche maggiore del forcing radiativo di CO2! ohibo’, questa e’ una bomba. Donato e Guido B. s’incensano a vicenda. Donato ha pure letto l’articolo….ma veramente non viene un dubbio a nessuno? Pacche sulle spalle e basta?

    Da science daily “If we were to cover the entire Earth with wind farms, he notes, “the system could potentially generate enormous amounts of power, well in excess of 100 terawatts, but at that point my guess, based on our climate modeling, is that the effect of that on global winds, and therefore on climate, would be severe — perhaps bigger than the impact of doubling CO2.” Ah….Guido s’e’ perso un pezzo. Capita.

    Guido, i numeri mettili giusti (basta leggere): stando a quello che dicono, 3TW=10% del fabbisogno. 0.3TW=1%. Quanto rappresenta del fabbisogno globale 100TW? E’ un dettaglio da poco tralasciare che l’impatto sarebbe notevole se si coprisse tutta la superficie terrestre?

    Ma uno puo’ dare un occhio al paper e non fermarsi alla press release. E nel paper specificano bene “However, it is important to note that the warming that will occur due to wind energy turbines, is very different than warming due to green house gases, in that the warming is primarily local, depends on the stability of the atmosphere, and has a finite limit locally in magnitude due to the depth of mixing occurring. The choice of a winter season illustrates the
    upper bounds of this environmental impact. During summer, especially in regions that experience a convective mixed layer during the day, the warming is much less.”

    Hanno fatto una simulazione di 10 giorni con WRF. Cioe’, qui si considerano spesso spazzatura simulazioni climatiche da una 20ina di ensemble members ad esperimento, per poi pontificare su cambiamenti climatici basati su una simulazione di un modello locale per 10gg, ignorando i caveat presentati nell’articolo.

    Donato e’ contento: “Essendo il meccanismo dello scambio termico per convezione estremamente più efficiente di quello radiativo appare condivisibile quanto scritto da G. Guidi nel suo post: l’impatto sul sistema clima potrebbe essere più significativo di quello prodotto dalla CO2.”

    Io sono perplesso. Ma si sa, io sono al soldo degli scienziatucoli, schiavo dei loro lavaggi del cervello. Bah.

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    • Alè, ma sai leggere?
      “Il limite teorico del potenziale dell’energia eolica è enorme, a patto che si accetti di coprire il Pianeta di turbine. A quel punto però si deve tener conto dei limiti pratici del mondo reale. Mettere impianti dove non c’è vento è inutile, così come è poco remunerativo metterli dove lo sforzo logistico per il loro esercizio e per il trasporto dell’energia è eccessivo. Le capacità quindi si riducono, gli impianti sono costretti a crescere di dimensioni e i problemi di cui sopra diventano forse significativi, specie con grandi aspirazioni produttive.”

      Il punto in questo post e in quell’articolo, non è l’impatto sul sistema in termini di estrazione di energia da esso, quanto piuttosto il limite pratico della quantità di energia estraibile, secondo loro sovrastimata. Questo non è un problema nuovo e lo sai, come lo sanno quelli che (incentivi a parte) devono fare i conti con una fonte energetica che rende 1/5 della potenza installata.
      Ma, non importa, se non sai leggere.
      gg

    • Alessio, mi sembra di aver precisato che si tratta di elaborazioni modellistiche e di aver anche sottolineato che i modelli, qui su CM, non sono ben visti. Posto per ipotesi che il lavoro sia valido (è stato oggetto di revisione, se non erro 🙂 ), mi sembra che G. Botteri queste cose le abbia dette prima che l’articolo fosse pubblicato.
      Fin qui le pacche sulle spalle.
      Tornando al paper, come avevo specificato nel mio commento, si trova in disaccordo con altre ricerche (in particolare Marvel e Caldeira della Carnegie Institution’s Department of Ecology at Stanford) che sostengono, sempre sulla base di risultati modellistici, che non vi sono influenze dei parchi eolici sul clima globale. La discussione sulla questione, però, mi sembra ancora in corso ed i ricercatori si dividono sugli impatti climatici di grossi parchi eolici (visto che, per ora, non mi sembra che ne siano stati costruiti). In particolare
      Somnath Baidya Roy e Justin J. Traiteur in Impacts of wind farms on surface air temperatures pubblicato su
      PNAS (http://www.pnas.org/content/107/42/17899) sulla base di campagne sperimentali e modellistiche dimostrano che i parchi eolici possono influenzare significativamente le temperature superficiali nelle aree limitrofe a causa di un maggior mescolamento verticale dell’aria prodotto dai rotori delle turbine. I due ricercatori, pertanto, suggeriscono di ubicare i grossi parchi eolici nelle aree caratterizzate da forti turbolenze naturali (le grandi pianure negli USA o il Midwest americano) e di progettare i rotori delle turbine in modo da ridurre gli impatti climatici dei grandi parchi eolici. Se non ho equivocato: metterli ove capita ed allo stato attuale della tecnologia, potrebbe avere effetti poco piacevoli.
      Come vedi anche io sono perplesso e cerco di ridurre le perplessità leggendo ciò che gli scienziati scrivono (pro e contro). In questo caso, però, mi sembra che le idee siano piuttosto variegate e di certezze, come capita spesso in questi campi di “frontiera”, non ve ne siano.
      p.s. Ovviamente qualche volta posso anche non capire perfettamente il pensiero del ricercatore: capita, sono solo un essere umano. 🙂 . Comunque è sempre un piacere discutere con te.
      Ciao, Donato.

    • Donato, io a volte non capisco il tuo approccio. Mi sembra che tu abbia la voglia di approfondire e capire, ma poi pieghi i concetti verso quello che vorresti sentirti dire.

      Come si legge dal paper in questione e da quello in PNAS, gli impatti sulla temperatura superficiale per parchi eolici medio grandi e’ chiaro: disturbando lo strato limite ed aumentanto il rimescolamento, limitano le forti inversioni notturne ed i surriscaldamendi diurni. Su questo non e’ molto da discutere, mi sembra ragionevole. Quello che GB dice e tu plaudi e’ estrapolare un effetto locale come quello e dire che l’impatto dei parchi eolici (una volta che se ne volessero costruire per fornire molta potenza) e’ maggiore del forcing radiativo della CO2. E, ribadisco, leggiti la frase virgolettata da GB in apertura del suo intervento: e’ sbagliata e travisa completamente non solo la press release ma anche la discussione del paper. Quello e’ quello che GB vuole sentirsi dire non quello che gli autori dicono. Rileggiti il passo dal paper che ho riportato nel mio intervento precedente.

      Ma a parte frasi estrapolate a casaccio, c’e’ una questione piu’ fondamentale: buttare la’ paragoni tra turbolenze generate da parchi eolici e perturbazioni radiative di gas serra e affiancarne gli effetti sul sistema climatico dimostra che, nonostante tutto quello si dica di aver letto sull’argomento, la comprensione della fisica del sistema e’ davvero bassa. E nonostante quello, i “io l’avevo detto” e “i modello qui non sono ben visti” si sprecano. Questo, non tanto i parchi eolici, mi perplime, Donato.
      Ciao, Alessio

    • Alessio credo di aver capito il senso dei tuoi commenti (almeno per la parte che mi riguarda 🙂 ) e, riflettendo attentamente su quello che ho scritto riconosco che, almeno in parte, le tue perplessità sono fondate. Evidentemente ho fatto il classico passo più lungo della gamba nell’istante in cui ho estrapolato conclusioni che valgono localmente alla totalità del sistema: ho riletto i lavori citati ed effettivamente ho potuto constatare che non è così e, quindi, la conclusione cui sono giunto deve essere considerata frutto di una interpretazione personale e frettolosa del seguente passaggio del paper di Keith et al.:
      ” An immediate implication of this result is that regional analyses of large-scale wind power production, such as Kempton [ 30 ], that implicitly assume that capacity factors are independent of total wind capacity will need systematic re-evaluation. Similarly, work that considers how wind resources may change under different climate change scenarios, such as Pryor and Barthelmie [ 31 ] will need to take account of the climatic effects of future wind energy deployment.”
      Ad una lettura più attenta, infatti, appare chiaro che si tratta di un generico riferimento ai vari scenari di cambiamento climatico e, pertanto, le elucubrazioni relative al confronto tra gli scambi convettivi e quelli radiativi effettivamente potevo risparmiarmeli.
      Ciao, Donato..

    • Alessio, non pretendo che ricercatori che devono stare attenti a quel che scrivono arrivino a dire esatto esatto quello che penso anch’io, sarebbe troppo bello.
      Mi basta che valga localmente, ma un “localmente” cosa vuol dire, quando poi si dice “una porzione importante del fabbisogno energetico mondiale” ? Direi, come suggerisce la pubblicità di un brodo:
      “solo localmente ?”
      “un po’ di più”
      Non sarà un parco, o dieci o cento a sconvolgere il clima globale, certamente (e CM mi è testimone che questo concetto lo dico e l’ho scritto non oggi ma da tempo), ma a me basta che si inizi a dire, come penso sia, che puntando a coprire porzioni importanti del fabbisogno mondiale si creano problemi.
      Questi problemi sono più importanti o meno importanti dei problemi creati dalla CO2 ?
      Dipende da quel che si pensa degli effetti della CO2, e degli altri fattori che, grazie a dio, anche i puristi della CO2 hanno incominciato a mettere in conto.
      “Localmente” (e io dico “un po’ di più che localmente” – sempre che si punti ecc.) dicono di sì.
      Naturalmente, venendo da un ambiente dove mettere in dubbio i danni della CO2 sarebbe eresia e condanna al mobbing (secondo me) essi probabilmente si affrettano a rassicurare di non essere “eretici”, la “religione” è salva (consentimi l’ironia, ma io, come sai, sono uno scettico blu, nel senso di disincantato, e queste mie espressioni sono solo la mia “personale” convinzione, non estendibile a CM, se è ancora ammesso, in questo Paese, poter esprimere una opinione).
      Si tratta, dunque, di credere o non credere che la CO2 governi il clima.
      Una volta, quando noi scettici dicevamo che esistono anche altri fattori, e che non si conosceva ancora il contributo di ognuno di loro, venivamo chiamati “negazionisti”.
      Il mondo dei media ci bollava di essere cervelli andati in aceto (in riferimento al fatto che la maggiore opposizione veniva da gente ormai in pensione o con una carriera alle spalle che gli permettesse di sopportare qualsiasi tipo di mobbing)
      vedi:
      An Appeal to Reason: A Cool Look at Global Warming.
      di Nigel Lawson
      oppure ci accusava arbitrariamente (e da quale pulpito!) di essere pagati dai petrolieri
      ti risparmio i link, visto che ormai questa accusa è veramente risibile (ed insopportabile)
      insomma, il mondo che si definiva della “scienza” reagiva rabbiosamente e con cattiveria (questo è sempre la mia “impressione”) e appelli a autorità e consensi vari, invece di spiegazioni, definendosi scienza “settled” (questa già da sola sarebbe una barzelletta) ai vari tentativi di capire, ai dubbi (come se fosse un’offesa avere dei dubbi, o il dubbio fosse “antiscienza, eresia, negazionismo”) e via dicendo
      Quando vedo atteggiamenti del genere, sbaglierò ma la mia convinzione è che si stia coprendo qualcosa che puzzi
      e questo ha portato me, che avevo tutto in testa meno che un interessamento al clima del pianeta, a cercare di capire cosa stesse realmente succedendo in questa scienza, da causare atteggiamenti così stizzosi, antiscientifici e, scusa la parola, ma sto solo riferendo la “mia” impressione, “arroganti”.
      In questi anni ho visto solo cose che hanno rafforzato queste mie prime impressioni, come gente che viene qui su CM a dirci che non dobbiamo occuparci di clima, perché non saremmo climatologi (non siamo “tutti” climatologi, è vero, ma qui c’è gente con notevoli conoscenze ed esperienze, anche in campi che dovrebbero far parte delle basi della climatologia, perché un climatologo che non conosca la geologia, che climatologo sarebbe ? tanto per dirne una) mentre gli sta bene che parlino di climatologia ingegneri ferroviari, attivisti del wwf o di greenpeace, giornalisti e tutto un cucuzzaro di persone o non laureate (qui le lauree si sprecano, tanto per dirne un’altra) o con skill che nulla hanno a che fare col clima.
      E potrei continuare, ma mi pare di aver reso già il concetto.
      In tutto questo, il punto, caro Alessio, è che io dubito dell’effetto di governo della CO2, a cui riconosco solo un blando effetto di riscaldamento globale, che trovo, da solo, addirittura benefico (lo so, ti sto scandalizzando, ma tant’è, ognuno ha diritto, credo, alle proprie opinioni, e siamo qui per discuterle, no ?)
      In questa ottica, per me che non credo agli effetti “devastanti” della CO2 (quella di origine antropica – forse non era chiaro questo fatto), gli effetti indesiderati dello sfruttamento dell’eolico sembrano più importanti della CO2, quando fossero esasperati per produrre una quantità importante del fabbisogno energetico.
      Cioè, se non fosse ancora chiaro, metto in relazione due cause, entrambe di origine antropica, e i loro presunti effetti sul clima.
      Si tratta di una valutazione “relativa” NON “assoluta”.
      Secondo me.

  2. comunicazione di servizio

    “E quindi, aggiunge Keith, è giusto chiedersi se è leggittimo aspirare ad un obbiettivo di produzione del 3% fabbisogno mondiale, circa 10 Terawatt, oppure se l’asticella sia molto più in basso, 3 terawatt, cioè lo 0,1% fel fabbisogno.”

    i numeri non tornano

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  3. Ho letto il paper di Adams & Keith e debbo dire che la loro tesi mi sembra piuttosto convincente. Il lavoro segnalato da Max Pagano, invece, fa riferimento a due articoli pubblicati mentre il lavoro di Adams e Keith era ancora in revisione, ma che sono stati tenuti presenti in vista delle conclusioni nel paper di Adams. Adams et al. 2013, pertanto, dovrebbe essere letto anche nell’ottica di un rebuttal (almeno parziale) delle conclusioni dei lavori cui si riferisce l’articolo di Scientific American citato da Max.
    L’aspetto del paper che maggiormente mi ha colpito riguarda gli aspetti fisici della problematica trattata. In primo luogo appare condivisibile la stima al ribasso della potenza massima che possiamo catturare con le torri eoliche in quanto, basandosi su estrapolazioni di dati sperimentali, i due ricercatori hanno potuto accertare che la velocità del vento varia in funzione della posizione della turbina rispetto alla prima fila dello schieramento. In presenza di piccoli parchi eolici tale riduzione della velocità del vento è piuttosto trascurabile, ma in presenza di parchi eolici di dimensioni medie o grandi (fino a 100×300 kmq) si può arrivare anche a riduzioni del 60%.
    Quello che è più impressionante, però, sono le rappresentazioni (basate su modelli a mesoscala) dell’influenza dei parchi eolici di grandi dimensioni sul clima locale e generale. I grafici allegati all’articolo evidenziano forti variazioni tanto nella velocità del vento che nelle temperature delle aree sedi di parchi eolici di grandi dimensioni e nelle aree vicine. Nel caso degli stati meridionali e centrali degli USA, per esempio, la presenza di parchi eolici di grandi dimensioni altera il clima su aree immense che interessano i territori di diversi Stati. Altro aspetto piuttosto interessante, infine, è il meccanismo che i due ricercatori hanno individuato per spiegare le variazioni di temperatura determinate dai parchi eolici: la riduzione della velocità dei venti altera le turbolenze che regolano gli scambi termici tra i vari strati atmosferici e producono un riscaldamento dei bassi strati atmosferici.
    Essendo il meccanismo dello scambio termico per convezione estremamente più efficiente di quello radiativo appare condivisibile quanto scritto da G. Guidi nel suo post: l’impatto sul sistema clima potrebbe essere più significativo di quello prodotto dalla CO2.
    Si tratta, bisogna dirlo con chiarezza, di simulazioni modellistiche e, si sa, su queste pagine i modelli non sono sempre ben visti 🙂 , però, confermano quello che G. Botteri ha sempre sostenuto: estrarre energia dai venti poteva alterare i meccanismi di redistribuzione del calore. Da ingegnere ad ingegnere: chapeau! 🙂
    Ciao, Donato.

    Post a Reply
  4. La ringrazio per la risposta, colonnello Guidi
    Premettendo che ne capisco poco, quel che intendevo dire è che mi sembra che ci sia una sostanziale difficoltà nel far scendere le temperature globali, mentre invece quando si tratta di aumentare, aumentano molto rapidamente. Mi spiego…mi sembra strano che dopo due anni di Nina (di cui un evento strong) il GW sia sostanzialmente lo stesso rispetto a quello che c’era immediatamente prima della Nina. Però a gennaio 2013 le T sono schizzate verso l’alto senza apparente motivo

    Metto il link dei dati satellitari
    http://www.drroyspencer.com/2013/02/uah-global-temperature-update-for-january-2012-0-51-deg-c/

    Siamo quasi ai livelli di GW del 1998, nonostante due anni di Nina…temo che al prossimo evento di Nino strong come il 1997-98 o il 2009-10, la T parta per la tangente

    LE mie preoccupazioni nascono dal fatto che sono fortemente freddofilo e nivofilo…e non vorrei che stesse succedendo qualcosa per cui, nonostante siamo in presenza di forzanti “raffreddanti” (Sole debole, regime di PDO-) le T non riescono a calare…spero di esser stato più chiaro

    Post a Reply
    • Capisco. Sempre partendo dal presupposto però che debbano comunque calare o aumentare. Negli ultimi tre lustri di picchi e di valli ne abbiamo visti, ma il trend è rimasto stabile. Vai a sapere perché. Ti esorterei però a non fare il collegamento tra GW e nivofilia in genere, perché quello proprio non sta in piedi.
      gg

  5. Scusate se vado OT rispetto all’articolo…perchè in gennaio c’è stata un’immpennata impressionante del GW nonostante si arrivi da due anni di Nina e la PDO sia in territorio negativo? Sta succedendo qualcosa?

    Post a Reply
    • Se si parla di GW, non si può parlare di un mese. Sarebbe più giusto chiedersi perché sia intervenuta una oscillazione così accentuata e questo può avere a che fare con l’ENSO (nel senso che la scala temporale è già più paragonabile) ma non ne può avere con la PDO. Anche perché altrimenti, se poi le temperature scendono il mese dopo, dovremmo parlare di GC e non mi pare questo il caso.
      gg

    • Perchè a gennaio c’è stata una “impennata impressionante”? :O

    • Boh, febbraio mi pare normale
      gg

    • Boh, io tutto ‘sto caldo tra gennaio e febbraio non l’ho sentito però incuriosito dall’affermazione ho fatto una rapida ricerca ristretta ovviamente alla zona di Roma e

      http://imageshack.us/scaled/landing/96/genfeb.png

  6. “se l’obbiettivo che ci si pone è quello di arrivare a coprire con l’energia eolica una porzione importante del fabbisogno energetico mondiale, il 10/20% o più, inevitabilmente si dovrà tener conto sia della reale capacità estrattiva, che a loro risulta essere parecchio più bassa di quanto stimato, sia del fatto che l’impatto sul sistema clima potrebbe essere più significativo di quello prodotto dalla CO2.”
    Ancora una volta noto con piacere conferme a quello che ho scritto io, anche su CM, tempo fa.
    Scrissi, se ricordate, più o meno che non sarebbe stato un parco o dieci a determinare una significativa sottrazione di energia da quel sistema climatico che mitiga il clima del nostro pianeta, il vento e le correnti marine, a differenza della Luna, posta mediamente alla nostra stessa distanza dal Sole, ma che raggiunge estremi di -233 e +123 (l’acqua bolle a +100). Ma se si crede che l’impatto della CO2 sia significativo, e si punta a tappezzare la Terra di parchi eolici, i danni fatti dall’eolico al clima potrebbero essere ben più gravi di quelli fatti dalla CO2.
    Ora qualcuno, senza conoscermi – credo – e indipendentemente dai miei ragionamenti, mi dà in sostanza ragione.
    Essendo io persona smodatamente vanitosa (la perfezione non è di questo mondo) vado a godermi questo momento di soddisfazione. 🙂

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