Una turbina eolica è un grande dispositivo rotante che converte l’energia del vento in energia meccanica. Questa energia meccanica può quindi essere utilizzata per semplici compiti meccanici, come girare grandi ruote per macinare il grano, nel qual caso la turbina eolica viene definita mulino a vento. Può anche essere utilizzato come fonte di energia elettrica, sia per un’applicazione vicina, sia dopo essere stato trasferito tramite linee ad alta tensione a una stazione di commutazione centrale, nel qual caso è indicato come generatore eolico.
La turbina eolica è in uso da secoli sotto forma di mulino a vento. Molte parti del mondo usano ancora ampiamente le turbine per macinare il grano e pompare l’acqua. I mulini a vento consentono alle persone che non hanno accesso alle pompe elettriche di prelevare l’acqua dalla profondità del livello della falda acquifera, contribuendo a garantire l’accesso all’acqua pulita e a proteggere dalle malattie trasmesse dall’acqua.
Negli ultimi anni, la turbina eolica come generatore elettrico ha iniziato ad essere utilizzata come fonte significativa di generazione di energia in tutto il mondo. Nel passaggio globale dall’energia fossile a forme di energia più sostenibili, l’energia eolica è diventata un attore importante. È relativamente conveniente, può essere utilizzato in molte diverse regioni del mondo e può essere abbastanza efficiente. Sebbene ci siano alcune preoccupazioni ambientali sui generatori eolici, sono generalmente minori e più di 120 gigawatt (GW) di elettricità sono prodotti in tutto il mondo attraverso l’uso dell’energia eolica.
Le turbine stesse possono essere separate in due gruppi distinti: turbine eoliche ad asse orizzontale (HAWT) e turbine eoliche ad asse verticale (VAWT). La maggior parte delle turbine che le persone sono abituate a vedere sono HAWT, basate sul design familiare del mulino a vento. I moderni HAWT sono generalmente a tre pale, in cima a enormi torri per portarli ad un’altitudine dove il wind shear è molto più alto.
La maggior parte degli HAWT sono controllati da computer per trasformarsi automaticamente nel vento, per sfruttare al meglio qualsiasi vento sia presente. Gli HAWT non richiedono alcun tipo di backtracking, poiché le loro pale si muovono sempre perpendicolarmente al vento. Di conseguenza, per tutto il tempo in cui ruotano generano elettricità, a differenza dei VAWT. Tuttavia, gli HAWT sono incredibilmente costosi da trasportare, poiché sono enormi, ed è comune che il 20% del costo totale venga speso solo per il trasporto. Inoltre, la loro altezza può renderli esteticamente sgradevoli e l’installazione è un processo difficile, costoso e dispendioso in termini di tempo.
Una turbina eolica ad asse verticale (VAWT) d’altra parte ha l’albero del rotore che si attacca dritto nell’aria, con lamine che catturano il vento e fanno girare l’intero albero. Il tipo più comune visto è la turbina eolica Darrieus, che assomiglia più o meno a un grande frullino per le uova. I VAWT richiedono un’altezza molto inferiore, sono molto meno costosi da trasportare e installare e sono in grado di produrre elettricità con velocità del vento molto più basse rispetto agli HAWT. La loro efficienza complessiva è di circa il 50% di quella degli HAWT, tuttavia, e poiché sono più bassi al suolo tendono a sperimentare velocità del vento molto più basse.
Oltre ai due principali tipi di turbine eoliche, che costituiscono la stragrande maggioranza delle turbine nel mondo, esistono anche numerosi modelli non standard. Queste tendono ad essere variazioni di HAWT o VAWT, come l’aerogeneratore o la turbina a rotore canalizzato. Sono state proposte e in alcuni casi sperimentate anche varianti ancora più strane, come la turbina eolica a levitazione magnetica e la turbina eolica aerotrasportata. La maggior parte dei progetti alternativi, tuttavia, non ha ancora visto un’ampia accettazione commerciale.