Energia Eolica

Fonti Rinnovabili di Energia
Potenzialità ed applicazioni in Provincia di Verona
DIPARTIMENTO PROVINCIALE DI VERONA
Convegno
Fonti Rinnovabili di Energia
Potenzialità ed applicazioni in Provincia di Verona
L’Energia Eolica
Dr. Paolo Frontero
Dr. Giuseppe Stanghellini
Verona, 24 novembre 2004
Fonti Rinnovabili di Energia
Potenzialità ed applicazioni in Provincia di Verona
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Aspetti Tecnologici
Energia Eolica
Potenza disponibile
La potenza che
attraverso una WT è:
fluisce
P = ½ ρ v3 π (rR2 – rM2)
- ρ è la densità dell’aria
- v la velocità del vento
- rR il raggio del rotore
- rM il raggio del mozzo
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Energia Eolica
Aspetti Tecnologici
La potenza varia quindi con la velocità
del vento alla terza potenza e
linearmente con la densità dell’aria.
Stime errate della velocità media del
vento portano ad errori pesanti
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Aspetti Tecnologici
Energia Eolica
Legge di Betz*
La legge di Betz indica che per mantenere un flusso, e quindi una
generazione continua, solo
16/27mi
dell’energia cinetica disponibile può essere trasformata,
*formulata nel 1919 dal fisico tedesco Albert Betz nel suo libro “Wind Energie” pubblicato nel 1926
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Aspetti Tecnologici
Energia Eolica
Integrando la potenza associata ad
ogni velocità del vento con la
distribuzione di Weibull del sito si
ottiene la distribuzione dell’energia a
differenti velocità (power density).
Applicando poi la legge di Betz si
ottiene
la
potenza
idealmente
generabile.
L’area rossa indica invece la potenza
elettrica generata.
La maggior percentuale di energia
prodotta si ottiene nell’intorno della
velocità media.
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Aspetti Tecnologici
Tipologie di aerogeneratori
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Wind Turbine (WT)
Gli aerogeneratori si suddividono in:
• generatori ad asse verticale
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Aspetti Tecnologici
Tipologie di WT
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•ad asse orizzontale
e a loro volta:
• fronte vento
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Aspetti Tecnologici
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Tipologie di WT
• sotto vento
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Aspetti Tecnologici
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Potenza di una WT
La potenza generabile da una WT
è certificata secondo le norme IEC
61400 ed è associata ad una
velocità e ad una classe di vento
che individuano la distribuzione
delle velocità del sito di collaudo.
I sistemi di regolazione permettono
di regolare la potenza generata dal
rotore e quindi trasmessa al
generatore, mantenendola costante
entro una vasta gamma di velocità
di vento.
LEITWIND ®
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Aspetti Tecnologici
Potenza di una WT
Energia Eolica
Tipicamente la WT inizia a produrre
potenza da 2,5 –3,5 m/s (velocità di
cut-in)
La potenza cresce fino al valore
nominale intorno ai 12 m/s,
mantenendosi pressoché costante
fino alla velocità di cut-off alla
quale la WT viene messa in
sicurezza (pale a bandiera e rotore
fermo)
per
resistere
alle
sollecitazioni di venti oltre 25 m/s.
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Aspetti Tecnologici
Parti costituenti WT commerciali
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Di seguito sono illustrate le parti costituenti
una
turbina
commerciale
di
ultima
generazione.
Un sistema calcola la migliore inclinazione di
ogni pala per le condizioni di vento presenti in
un breve intervallo di tempo (anche 5 s).
Ogni pala varia ciclicamente l’inclinazione
tenendo conto delle diverse condizioni di
vento alle diverse quote in cui si trova il
profilo.
Questa regolazione permette di minimizzare
le sollecitazioni a fatica e le tensioni sulle
parti strutturali quali, pale, navicella e torre, al
fine di prolungare il ciclo di vita e la riduzione
dei pesi.
Courtesy by Vestas
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DIPARTIMENTO PROVINCIALE DI VERONA
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Courtesy by Vestas
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Generatore
WT con
generatore
diretto
Enercon©
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Rotismo epicicloidale
WT con
generatore
ibrido
Generatore
WinWind©
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Costi
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I costi di una wind farm in Italia vanno da 950 €/kW a 1200 €/kW installato con
medie di 1150 €/kw.
Il costo dell’elettricità prodotta varia da 6 c€/kWh a 4 c€/kWh.
Per siti con buone caratteristiche della risorsa vento, il costo diretto dell’energia
prodotta risultava già confrontabile con altre tecnologie di produzione tradizionali,
compreso il gas naturale.
Alla luce dei recenti rincari del greggio questo confronto sta variando a favore
dell’eolico.
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Impatto sul paesaggio
Energia Eolica
Le WT sono sempre elementi
molto visibili del paesaggio,
proprio per ragioni di sfruttamento
del vento
La
scelta
appropriata
del
posizionamento deve comunque
tener conto dell’impatto visivo
che, se possibile deve essere
attenuato.
Le istallazioni in wind farm devono
seguire i segni e gli andamenti già
presenti sul territorio, quali dorsali
di rilevi, linee di costa ecc.
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Impatto sul paesaggio
Dopo la realizzazione delle
fondazioni e la connessione
alla rete, tutti i movimenti di
terreno
devono
essere
riportati all’iniziale profilatura
e rimessa a dimora la
vegetazione
autoctona
presente. Così le strade di
accesso dovrebbero essere
realizzate
con
materiali
caratteristici del territorio.
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Energia Eolica
Impatto sul paesaggio
Una tendenza attuale, soprattutto
per le installazioni in zone di
valore paesistico, è quella di
installare le WT nei pressi di altre
installazioni tecnologiche quali
ripetitori per telecomunicazioni,
impianti di risalita.
La necessità di segnalare le WT
alle aeromobili contrasta con tutti
gli accorgimenti pittorici usati per
minimizzare l’impatto visivo.
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Impatto sul paesaggio
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Attraverso l’uso di potenti programmi di simulazione si realizzano vedute e filmati
per la descrizione virtuale dei paesaggi interessati all’installazione delle WT
finalizzati ad aumentare il grado di accettabilità alla popolazione circostante.
La sottostima di
aspetti
quali
emissioni sonore o
l’ombra
può
ingenerare difficoltà
di accoglienza e
diffidenza
verso
l’installazione delle
WT e anche dare
luogo a contenziosi
per risarcimento di
danni.
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Aspetti Tecnologici
Energia Eolica
Esperienza di Leitwind
L’aerogeneratore
LEITWIND
progettato dalla LEITNER® S.p.A
è un prototipo della classe
megawatt di 1,2 MW a 12 m/s.
LEITWIND è progettato per la I
classe di vento (secondo le
normative IEC 61400) e per una
vita tecnica di 20 anni. La turbina è
tripala ad asse orizzontale con un
rotore dal diametro di 62 m. Con
l’eliminazione
del
riduttore,
Leitwind
risulta
essere
più
silenzioso, di maggiore efficacia e
più agevoli si rivelano le operazioni
di manutenzione
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Aspetti Tecnologici
Energia Eolica
Mini Wind Turbine
Un esempio interessante di
generatore eolico di piccola
taglia è rappresentato dal
SWIFTTM Rooftop Wind
Turbine.
Il design particolarmente
indirizzato alla riduzione del
rumore e delle vibrazioni ne
dovrebbe permettere
l’installazione anche sopra
edifici ad uso residenziale.
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Aspetti Tecnologici
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Mini Wind Turbine
Pala in fibra di carbonio
Esempio di installazione
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Aspetti Tecnologici
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Caratteristiche:
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Considerazioni
Aspetti positivi
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•Mercato mondiale in forte espansione (> 10%/anno)
•Continua evoluzione tecnologica
•Bassissimo impatto ambientale (emissioni – energia
per costruzione/manutenzione pareggiate già dopo
8-10 mesi di produzione)
•Valorizzazione di territori altrimenti depressi
radicando popolazione attiva
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Considerazioni
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Aspetti critici
• Avversità da parte delle popolazioni locali.
Mitigazioni possono derivare da contributi agli Enti
locali per la realizzazione di progetti a carattere
sociale;
• Meccanismi di remunerazione non certi. (Certificati
Verdi con valore soggetto ad asta, non prevedibile a
lungo termine)
•Iter autorizzativi non ancora ben definiti.
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