Pale eoliche: come funzionano, materiali e quanto sono alte

Le pale eoliche sono la parte più visibile di una turbina e anche quella che decide quanta energia si riesce a ricavare dal vento. Sono lunghe decine di metri, girano sopra torri alte come grattacieli e sono costruite con materiali compositi pensati per resistere per molti anni a raffiche, pioggia e sbalzi di temperatura. Capire come funzionano, quanto sono grandi e che fine fanno quando vengono smontate aiuta a leggere meglio i progetti di nuovi impianti.

In questa guida trovi i principi aerodinamici, le dimensioni delle turbine moderne a terra e in mare, i materiali usati e le questioni ancora aperte sul riciclo.

Come funzionano le pale eoliche

Una pala eolica non viene semplicemente spinta dal vento come una vela. Ha un profilo simile a quello dell'ala di un aereo: quando l'aria scorre sulla sua superficie, la pressione su un lato della pala diminuisce. Si crea così una forza di portanza, accompagnata da una forza di resistenza. Come spiega il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE), la portanza è più forte della resistenza ed è questo squilibrio a mettere in rotazione il rotore, cioè l'insieme di pale e mozzo.

Le pale non sono fisse. Un sistema di regolazione del passo (pitch) cambia il loro angolo rispetto al vento e così controlla la velocità del rotore. Quando il vento è troppo forte, le pale vengono messe "in bandiera", cioè ruotate in modo da offrire meno presa, per rallentare la macchina ed evitare danni. Secondo il DOE una turbina tipica si avvia con un vento di circa 7-11 miglia orarie, cioè 3-5 metri al secondo, e si arresta oltre le 55-65 miglia orarie, circa 25-29 metri al secondo.

Perché le pale sono quasi sempre tre

Il numero di pale è un compromesso. In una risposta pubblicata da Scientific American, Dale E. Berg dei Sandia National Laboratories spiega che un rotore deve girare abbastanza veloce da contenere i costi della trasmissione, ma non tanto da diventare troppo rumoroso. Con una o due pale la dinamica della struttura diventa più complessa, mentre ogni pala in più aumenta il costo delle pale stesse e dei loro attacchi al mozzo. Tre pale sono la soluzione che bilancia meglio questi aspetti strutturali ed economici.

Quanto sono alte le pale eoliche

Le turbine sono cresciute molto negli ultimi venticinque anni. Secondo i dati raccolti dal Dipartimento dell'Energia statunitense, nel 2023 le turbine installate a terra negli Stati Uniti avevano un'altezza media del mozzo di circa 103,4 metri e un diametro medio del rotore superiore a 133,8 metri. Il mozzo è salito dell'83% rispetto al 1998-1999, mentre l'area spazzata dalle pale è aumentata di circa il 670%.

Il diametro del rotore comprende due pale e il mozzo centrale: ogni pala è quindi lunga poco meno della metà del diametro. Sommando l'altezza del mozzo e il raggio del rotore si ottiene l'altezza in punta di pala, che per una turbina a terra di quelle dimensioni supera i 170 metri.

In mare le misure sono ancora maggiori. La turbina di riferimento da 15 MW progettata nell'ambito del programma IEA Wind dal laboratorio americano NREL insieme a DTU e all'Università del Maine, usata dai ricercatori come modello per i progetti offshore di nuova generazione, ha un rotore di 240 metri, un mozzo a 150 metri e pale lunghe 117 metri, ciascuna con una massa di circa 65 tonnellate, come riporta il rapporto tecnico NREL.

Pale più lunghe significano un'area spazzata più ampia, e quindi più vento intercettato e più elettricità prodotta. Per questo i costruttori continuano ad allungarle: rotori più grandi permettono di sfruttare in modo conveniente anche zone con venti più deboli.

Di cosa sono fatte le pale eoliche

La struttura di una pala moderna è descritta in modo chiaro dal National Renewable Energy Laboratory: due gusci in fibra di vetro, uno per lato, uniti con un adesivo, con all'interno uno o più elementi di rinforzo in composito, le cosiddette anime a taglio (shear web). Il tutto è impregnato con resine termoindurenti come epossidiche, poliesteri o viniliesteri.

Questi materiali sono leggeri e molto resistenti, ma hanno un limite: una volta indurita, la resina termoindurente non può essere riportata allo stato di partenza. Separare le fibre dalla resina è quindi difficile e costoso. Per questo i centri di ricerca studiano alternative. NREL ha costruito il prototipo di una pala di 13 metri con resina termoplastica, che si può riscaldare per separare i polimeri a fine vita e permette di saldare i componenti con calore e pressione, senza adesivo. L'obiettivo dichiarato è ridurre peso e costi di almeno il 10% e i tempi di produzione di almeno il 15%.

Consiglio: quando consulti il progetto di un parco eolico, guarda il diametro del rotore e l'altezza del mozzo, non solo la potenza in megawatt. Sono questi due dati a dirti quanto sarà alta la turbina in punta di pala e quanto sarà visibile nel paesaggio.

Trasporto e installazione

Una pala lunga decine di metri non si può piegare né dividere una volta costruita. Il DOE ricorda che questo limita i percorsi dei camion e i raggi di curvatura delle strade, mentre le torri di grande diametro possono non passare sotto ponti e cavalcavia. Per questo la logistica è una parte importante di ogni progetto, soprattutto nelle aree interne collinari e montuose. La ricerca lavora anche su pale più sottili e flessibili, capaci di affrontare curve strette su strada e ferrovia, e su torri costruite direttamente in cantiere.

Cosa succede alle pale eoliche a fine vita

Una turbina eolica è in gran parte riciclabile. Secondo WindEurope, l'associazione europea del settore, circa il 90% della sua massa può essere riciclato con le normali pratiche di gestione dei rifiuti. Le pale sono la parte più complicata, perché i compositi di cui sono fatte sono durevoli e difficili da separare.

La questione riguarda volumi crescenti. WindEurope stima in Europa circa 20.000 tonnellate di pale dismesse all'anno nel 2025 e circa 55.000 tonnellate all'anno entro il 2030, perché circa 80 dei 290 GW installati in Europa raggiungeranno entro quella data la fine della vita operativa teorica. Dal 1° gennaio 2026 è in vigore un divieto di conferimento in discarica delle pale che l'industria eolica europea si è imposta volontariamente: non è quindi una norma di legge. Il settore punta su riuso, riconversione, riciclo e recupero: alcune soluzioni sono già disponibili, ma secondo WindEurope gli sforzi vanno ancora estesi su scala più ampia.

Domande frequenti

Quanto è lunga una pala eolica?

Dipende dalla turbina. Nelle turbine installate a terra negli Stati Uniti nel 2023 il diametro medio del rotore superava i 133,8 metri, quindi ogni pala era lunga poco meno di 67 metri. La turbina di riferimento offshore IEA da 15 MW ha pale di 117 metri.

Quanto pesa una pala eolica?

Il peso cresce con la lunghezza. Nella turbina di riferimento offshore IEA da 15 MW, con pale di 117 metri, ogni pala ha una massa di circa 65 tonnellate.

A che velocità gira la punta di una pala?

Il rotore compie pochi giri al minuto, ma la punta, essendo lontana dal centro, si muove molto veloce. Nella turbina di riferimento IEA da 15 MW la velocità massima in punta di pala è di 95 metri al secondo, cioè circa 340 km/h.

Le pale eoliche si possono riciclare?

Oggi è la parte più difficile da riciclare, perché fibra di vetro e resine termoindurenti sono difficili da separare. Dal 1° gennaio 2026 l'industria eolica europea si è imposta volontariamente di non mandarle più in discarica e la ricerca sta sviluppando pale con resine termoplastiche, pensate per essere riciclate a fine vita.