Eolico d’alta quota: l’energia del vento innovativa comincia a prendere il volo

L’eolico d’alta quota è un altro sistema tecnologico per produrre energia rinnovabile dal vento. Rispetto all’eolico tradizionale, Airborn Wind Energy (nome con cui è globalmente conosciuto) è ancora atteso al salto di qualità commerciale, ma intanto sta facendo passi avanti.

«AWE è passata dall’essere una curiosità amatoriale all’attrarre circa 200 milioni di dollari di investimenti da giganti come Google, EON, Shell, Schlumberger, Tata, Softbank e altri», scriveva IDTechEx nel 2018.

Dal 2020 ci sono stati notevoli sviluppi del settore, con i primi sistemi realizzati in pre-serie, connessi alla rete. Oggi si contano 22 aziende, 35 università e sei enti di ricerca governativi rivolti a questa modalità di produzione energetica rinnovabile che presenta ancora delle sfide, ma anche diversi punti di interesse.

Cos’è l’eolico d’alta quota

Con eolico d’alta quota s’intende un modo per generare energia elettrica sfruttando la forza del vento. L’idea alla base è relativamente semplice, come la tecnologia di base per produrre energia: una sorta di aquilone (la cui tecnologia è chiamata “pumping”) o un velivolo simile a un piccolo aereo (“flygen”), un cavo e una base a terra.

Questi sistemi generano elettricità, utilizzando dispositivi volanti automatizzati o aquiloni collegati tramite un cavo a una stazione di terra. Sfruttano i venti a 400-800 metri d’altezza, sensibilmente più forti rispetto a terra. Rispetto all’eolico tradizionale richiedono un minore impegno in termini di spazio.

Di eolico d’alta quota se n’è cominciato a parlare dagli anni Settanta del XX secolo, ma è dagli anni Duemila che si è assistito a una crescita significativa in termini di ricerca e sviluppo.

Nel 2021 il Wind Energy Technologies Office (WETO), del Dipartimento dell’Energia statunitense, ha pubblicato un rapporto presentato al Congresso USA finalizzato a valutare il potenziale e la fattibilità tecnica dell’Airborn Wind Energy negli Stati Uniti. In esso si rileva che il potenziale dell’energia eolica disponibile per i sistemi AWE è probabilmente simile a quello disponibile per i sistemi di energia eolica tradizionali. «Tuttavia, dato il suo costo attuale e lo stato di prontezza tecnologica, l’AWE avrebbe bisogno di un ulteriore sviluppo significativo prima di poter essere distribuito su scale significative a livello nazionale».

I tempi sono maturi

Oggi sembra essere davvero giunto il tempo del salto di qualità per l’eolico d’alta quota.

A livello di ricerca, va segnalato il progetto Kitemill, che proprio quest’anno è stato selezionato tra i finalisti degli European Sustainable Energy Awards 2024, che riconosce progetti “eccezionali finanziati dall’UE”, in corso o completati di recente.

Il team del progetto ha ricevuto una sovvenzione di 2,4 milioni di euro nell’ambito dello strumento per le PMI del programma quadro Horizon 2020 dell’UE, che gli ha consentito di sviluppare e dimostrare il funzionamento del sistema e di compiere un passo da gigante verso l’applicazione commerciale. Grazie a un ulteriore finanziamento di 3,35 milioni di euro da parte del Fondo per l’innovazione, potranno dimostrare la loro tecnologia e portare avanti il ​​loro piano di commercializzazione.

Dal punto di vista aziendale, di recente «si è arrivati a realizzare i primi sistemi prodotti in pre-serie, messi in vendita dall’azienda tedesca Skysails. La stessa realtà ha ottenuto in primavera la certificazione della curva di potenza, che raggiunge 120 kW alla velocità del vento nominale, per il suo prototipo, ormai automatizzato in pressoché tutte le fasi e installato in Germania. Un altro prototipo è attivo alle isole Mauritius e già connesso alla rete (img in apertura).

Intanto, altre aziende stanno mettendo a punto i primi loro prodotti, contando già su tecnologie e progetti con un TRL sempre più elevato», afferma Lorenzo Fagiano, professore del Politecnico di Milano ed esperto del settore. Nel frattempo, il Parlamento tedesco ha incluso le tecnologie AWE nella propria legge sulle energie rinnovabili (EEG 2023).

A livello di ricerca vi sono diversi atenei attivi. Lo stesso Politecnico milanese è tra i primi team al mondo attivi nella ricerca sull’eolico d’alta quota. Al momento sono attivi due dipartimenti per vari progetti, anche legati al PNRR.

Potenzialità dell’Airborne Wind Energy

La potenza generabile dall’eolico d’alta quota può arrivare a 1 MW. «Rispetto all’eolico onshore e offshore si tratta di una generazione inferiore, ma il vantaggio è di produrre in spazi decisamente più limitati», spiega Fagiano, segnalando che nel futuro l’evoluzione dell’eolico d’alta quota guarderà con interesse allo sviluppo in ambito offshore flottante.

La strada è ancora lunga: ma per sistemi alari con piccole taglie (tra 10 e 100 kW) accoppiabili a soluzioni di energy storage, è pensabile a uno sviluppo commerciale imminente.  Nel caso, invece, di soluzioni più grandi (dalle centinaia di kW in su) occorrerà attendere almeno una decina d’anni, ancora di più per sistemi di alcuni MW, di potenza analoga agli odierni impianti eolici, capaci di soluzioni alternative, particolarmente adatte ad alcune circostanze che vanno da installazioni produttive in ambienti dove difficilmente è possibile installare altri impianti FER alle piccole isole, dove la produzione energetica off-grid può essere allettante.

Le sfide non mancano: dai rischi di investimento all’accettazione sociale fino all’affidabilità, si dovrà lavorare ancora per lo sviluppo dell’Airborne Wind Energy, oltre a individuare spazi dedicati che non entrino in conflitto con altri impieghi. «Serviranno finanziamenti e misure di legge dedicate per sostenere questo settore, che può esprimere un significativo potenziale, complementare con l’eolico, soprattutto quello offshore. L’Europa esprime un ruolo importante in termini di ricerca e sviluppo, ma anche a livello industriale», conclude il docente del Politecnico di Milano.

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