mini corso 2012 pirazzi2

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Corso di Formazione ANEV di Secondo Livello 1/2012 Il Mineolico

Sede ANEV, Roma, 15-16 marzo 2012

Principali aspetti per gli impianti stand - alone o grid-connected

Luciano Pirazzi Segretario Scientifico ANEV [email protected]

La risorsa eolica: come nasce il vento

Riscaldamento non uniforme da parte del sole della superficie terrestre La differenza di temperatura che si crea tra l’aria sopra le terre emerse, che si riscalda di giorno più velocemente, e l’aria sopra gli oceani che rimane fredda ed umida, genera una differenza di pressione, la quale è più alta sui mari e più bassa sulle terre emerse. Da questa differenza di pressione nasce il vento

La risorsa eolica: come nasce il vento

La rotazione terrestre deforma i movimenti delle masse d’aria che vanno a colmare i le differenze di pressione, generando, per effetto della forza di Coriolis, i cicloni con la formazione di nubi e gli anticicloni che mantengono il cielo sereno Si riscontrano venti agenti su larga scala come gli alisei e altri circoscritti in aree limitate e influenzati da fattori locali

La risorsa eolica: come nasce il vento

In lunghi periodi il vento si presenta con caratteri di variabilità e ricorrenza.

Si presentano fattori aleatori e altri più deterministici, come l’orografia e la rugosità superficiale del terreno L’importanza di questi fattori è riconducibile alla previsione del vento nel corso del tempo

Classificazione macchine eoliche

Piccola taglia: da pochi watt sino a 100-200 kW. La norma fissa il limite a 200 m 2 di superficie del rotore (lunghezza pala circa 8m) Media taglia: da 200 a 1000 kW Grande taglia: oltre 1000 kW Piccola taglia: micro-eolico sino 1 kW, mini-eolico oltre 1 kW, nel Regno Unito la soglia tra micro e mini è rappresentata dall’area del rotore di 3,5m 2 Gli aerogeneratori di media-grande taglia sono ad asse orizzontale, generalmente a tre pale, con il rotore sopravento rispetto alla torre (il vento incontra prima le pale e successivamente il sostegno) Nelle macchine di piccola taglia sono presenti soprattutto quelle ad asse orizzontale, di solito tripala, ma si riscontrano anche macchine bipala e ad asse verticale

Classificazione macchine eoliche

La maggior parte delle turbine micro e minieoliche utilizza pale realizzate in poliestere e fibra di vetro, dotate di timone direzionale per orientare il rotore in direzione del vento, con alternatori a magnete permanente, semplici e robusti Fra le turbine ad asse verticale, la macchina Savonius è impiegata soprattutto per il pompaggio dell’acqua, e in qualche caso anche per la produzione di energia elettrica. Si tratta di una macchina molto robusta e semplice dal punto di vista costruttivo e di funzionamento. Ha il vantaggio di avere una forte coppia di spunto, che gli consente di avviarsi anche con vento debole, mentre è poco adatta ai venti forti

Diffusione del minieolico negli USA

Negli USA nel 2010 sono state installate piccole macchine sino a 100 kW per una potenza di 25 MW Alla fine del 2010 è stata stimata l’installazione di 144.000 unità per una potenza complessiva di 179 MW 1.500 alla stessa data erano gli addetti a tempo pieno nell’industria Fonte: AWEA’s 2010 U.S. Small Wind Turbine Market Report

Costi

Priorità di ricerca e sviluppo su scala industriale

Rendimento

Progettazione

Accumulo

Struttura di una turbina

Il generatore, direttamente collegato al rotore, può essere del tipo sincrono o asincrono. La tipologia più frequente è il generatore sincrono a magneti permanenti. La corrente in uscita dall’alternatore, monofase o trifase, viene trasformata in continua attraverso un gruppo di conversione (raddrizzatore) ed eventualmente, in funzione degli usi finali, ritrasformata in alternata tramite inverter. Le sovratensioni sono controllate tramite centralina elettronica (wind controller)

Applicazioni del minieolico

Off-grid, alimentazione di utenze isolate - per abitazioni o piccole aziende (turbine singole, stand-alone, o accoppiate ad impianti di cogenerazione o fotovoltaici, sistemi ibridi) - a servizio di sistemi di telecomunicazione (ripetitori di segnale, antenne) - sistemi di monitoraggio qualità dell’aria - impianti di pompaggio acque - potabilizzazione (dissalazione) acqua marina Queste tipologie di installazioni necessitano di un gruppo di batterie per l’immagazzinamento dell’energia in eccesso. In queste installazione l’inverter è opzionale, si rende necessario qualora l’impianto fosse collegato direttamente all’alimentazione principale dell’utenza domestica

Applicazioni del minieolico

Sistemi grid-connected - net-metering (scambio sul posto) - vendita dell’energia (tariffa omnicomprensiva) In questa situazione si necessita l’installazione di un inverter, che trasformando la corrente da continua in alternata secondo gli standard di rete, rende possibile gli scambi. È necessario inoltre installare opportuni contatori che, nel caso per esempio del net-metering (reversibili), permettono di effettuare un bilancio tra l’energia ceduta e quella prelevata

Sistemi di controllo, elettrici e meccanici

Il meccanismo di imbardata, esterno per la maggior parte delle turbine minieoliche, permette l’istantaneo allineamento alla direzione del vento, in modo da ottimizzare la produzione energetica Il sistema di controllo di potenza, permette, in caso di venti forti, la regolazione dell’angolo di inclinazione di ogni singola pala (pitch control), in modo da ridurre la velocità di rotazione, o la disposizione della turbina parallelamente alla direzione del vento (a bandiera). Il sistema di controllo a stallo, attivo o passivo, consente il controllo della potenza in condizioni di vento forte. Alcune case costruttrici prevedono, per condizioni meteo particolarmente avverse, la possibilità di adagiare la turbina al suolo, soluzione che risulta particolarmente conveniente anche nella fase di manutenzione.

I meccanismi di frenatura, aerofreni ad azionamento centrifugo, freno meccanico a disco consentono il fermo del rotore per velocità del vento troppo elevate

Sistemi di controllo, elettrici e meccanici

L’assenza del meccanismo di imbardata comporta un minor peso della struttura, una maggiore semplicità costruttiva ed una maggiore flessibilità delle pale.

La presenza del meccanismo di imbardata, permette di evitare l’effetto ombra generato dalla torre, migliora le performance aerodinamiche, evitando fenomeni localizzati di turbolenza, minimizza l’impatto acustico e rende minime le sollecitazioni delle pale

Applicazioni eolico di piccola taglia

Collegamento alla rete elettrica per la vendita dell’energia generata Tariffa fissa 30 cent/kWh per una durata di 15 anni Scambio sul posto di impianti alimentati da fonti rinnovabili con potenza fino a 20 kW e impianti alimentati da fonti rinnovabili di potenza superiore a 20 kW fino a 200 kW entrati in esercizio in data successiva al 31 dicembre 2007 Lo scambio sul posto (Del. AEEG n. 74/08, Del. AEEG n. 184/08, Del. AEEG n. 1/09) è un servizio che viene erogato dal GSE dal giorno 1° Gennaio 2009 su istanza degli interessati. Consente all’utente che abbia la titolarità o la disponibilità di un impianto, la compensazione tra il valore associabile all’energia elettrica prodotta e immessa in rete e il valore associabile all’energia elettrica prelevata e consumata in un periodo differente da quello in cui avviene la produzione. Lo scambio sul posto contempla l’acquisizione dei certificati verdi

Scambio sul posto: ecco le novità

• In applicazione della legge 99/09, con la Delibera 9 dicembre 2009 - ARG/elt 186/09, l’AEEG ha definito importanti modiche al “Testo integrato delle modalità e delle condizioni tecnico

economiche per lo scambio sul posto

” (ARG/elt 74/08), in vigore dal 1 gennaio 2009.

Tra le principali novità, si segnala la possibilità per gli utenti dello scambio sul posto di optare tra la gestione a credito per gli anni successivi e la liquidazione monetaria (annuale) delle eventuali eccedenze. Inoltre, per i Comuni al di sotto dei 20mila abitanti residenti e per il Ministero della Difesa è riconosciuta la possibilità di attivare lo scambio sul posto senza la necessità che il punto di immissione e il punto di prelievo coincidano. In tal caso la potenza complessiva non deve essere superiore a 200 kW.

Applicazioni eolico di piccola taglia

agriturismi, artigianato, piccola industria, fattorie, campeggi, rifugi, utenze domestiche isolate in montagna, al mare o su isole alimentazione di sistemi di telecomunicazione, sistemi di pompaggio e drenaggio di siti da bonificare, utenze di illuminazione pubblica (strade, viadotti, gallerie, fari, piattaforme, impianti semaforici, etc.)

Applicazioni eolico di piccola taglia

• discreto potenziale applicativo anche nelle aree naturali protette, che costituiscono circa il 10% del territorio nazionale (Parchi Nazionali e Regionali, Riserve Naturali Statali e Regionali, Aree marine Protette ed Aree Protette provinciali, comunali e di vario genere) • Il Protocollo di intesa tra ENEL, Federparchi e il Ministero dell’Ambiente, siglato nel febbraio 2001, ha previsto che i crescenti fabbisogni energetici all’interno dei parchi, siano soddisfatti attraverso impianti di Fonti Energetiche Rinnovabili di piccola taglia

Applicazioni eolico di piccola taglia

area di potenziale applicazione della piccola taglia è quella delle reti locali nelle isole minori, che sono più di quaranta in Italia ed alcune centinaia nell’intero Mediterraneo

Sistemi ibridi

Si tratta di impianti che associano due o più sistemi di generazione, in parte convenzionali (es. diesel) per garantire una base di continuità del servizio elettrico, e in parte da fonti rinnovabili (eolico, fotovoltaico, idroelettrico, ecc.), completati da sistemi di accumulo (batterie), di condizionamento della potenza (inverter, raddrizzatori, regolatori di carica) e di regolazione e controllo

Sistemi ibridi

• • Per sopperire alle esigenze di energia elettrica nelle aree remote non elettrificate, in passato venivano utilizzati esclusivamente generatori diesel, che presentano una ridotta efficienza di funzionamento, alti oneri di manutenzione, breve vita dell’impianto. I sistemi ibridi invece consentono di sfruttare le risorse rinnovabili esistenti sul territorio e costituiscono una concreta opzione, compatibile sul piano ambientale e sociale.

Attualmente si progettano sistemi ibridi dove le fonti rinnovabili e l’accumulo forniscono fino all’80-90% dei fabbisogni energetici, lasciando al diesel solo la funzione di soccorso.

La risorsa eolica: energia del vento

E’ noto che una massa d'aria di densità velocità istantanea ortogonalmente alla V  che si muove con attraverso direzione della un'area A, velocità, posta rende disponibile una potenza pari a:

P = 1/2 C



A V 3

Se  è data in kg/m3, V in m/s, A in m espresso in watt. La densità corrispondente ai valori standard di pressione e temperatura vale 

2 , allora P risulta 1.22 kg /m 3

C p

, il coefficiente di potenza, dipende dalle caratteristiche e dalle condizioni operative della macchina

Il principio di funzionamento: cenni di aerodinamica

Nell’impatto del vento con l’aerogeneratore si verifica una diminuzione di velocità e, quindi, di energia cinetica, con un trasferimento di energia sul rotore Nel rotore l’energia cinetica si trasforma in energia rotazionale che a sua volta è trasmessa ad un sistema meccanico o, nella maggior parte dei casi, elettrico, trasformandosi in energia meccanica ed elettrica

Curva di potenza

La risorsa eolica: distribuzione della velocità

Distribuzione della frequenza della velocità e delle direzioni del vento Variazione della velocità del vento con l’altezza sopra la superficie Variazioni diurne, notturne e stagionali Entità delle raffiche Velocità massima

Distribuzione di Rayleigh

Fonte: Wind Power by Paul Gipe

Distribuzione di Rayleigh

Il fattore cubico della distribuzione di Rayleigh è 1,91 ed esprime la relazione tra la densità di potenza basata solo sulla velocità media e quella derivata dalla distribuzione reale della velocità del vento Questa relazione ha una buona validità per siti dal clima temperato e con velocità del vento forte e moderata Fonte: Wind Power by Paul Gipe

Densità di potenza e di energia annuale in funzione della velocità del vento per una distribuzione di Rayleigh

Media annuale Densità di potenza Densità di energia velocità del vento annuale (w/m 2 ) (annuale kWh/m 2 ) 4 m/s 75 656 5 m/s 146 1.281

6 m/s 253 2.214

7 m/s 401 3.515

8 m/s 599 5.247

9 m/s 853 7.471

Fonte: Wind Power by Paul Gipe

Distribuzione di Weibull Curve di distribuzione della velocità e della densità di potenza in due siti con velocità del vento di poco superiore a 7 m/s

Fonte: Wind Power by Paul Gipe

Distribuzione di Weibull

The Weibull parameters,

and

, are derived by computing statistics about wind data.

, the shape parameter, specifies how sharp a peak the curve has, while

is the weighted average speed, more useful in power calculations than the actual mean speed.

Distribuzione di Weibull

Due esempi:

caso 1: 10 giorni, con un vento costante di 5 m/s (media 5 m/s) cas0 2: 10 giorni, 5 giorni assenza di vento, 5 giorni con 10 m/s (media 5 m/s) Turbine eolica con 10m2 di superficie e un efficienza del 30% case 1: 125 x 1,225 x 0,5 x 10m2 x 30% = 229,7 W x 24 hours x 10 days = 55,125 Kwh in 10 giorni case 2: 1000x 1,225 x 0,5 x 10m2 x 30% = 1.837 W x 24 hours x 5 days = 220,5 Kwh in 5 giorni

La risorsa eolica: “speed effect” e classi di rugosità (1)

La compressione dell’aria origina un aumento della sua velocità.

L’aumento della velocità del vento quando avviene tra edifici elevati e montagne è conosciuto come effetto tunnel.

La presenza di profili verticali o fortemente inclinati genera il fenomeno della turbolenza.

L’aumento di velocità del vento avviene anche sui crinali dei monti e sommità delle colline. Anche in questo caso l’aria si comprime ed aumenta la sua velocità.

La risorsa eolica: “speed effect” e classi di rugosità (2)

Le classi di rugosità esprimono le diverse condizioni fisiche del terreno, in termini di resistenza opposta al passaggio del vento.

Un’elevata classe di rugosità, 3 o 4, si riferisce ad una superficie molto irregolare con molti alberi e manufatti (edifici, etc.).

Un'area urbana sarà caratterizzata da un valore di circa 1 m, una prateria con erba bassa e qualche cespuglio da un valore di circa 0,03 m, una superficie innevata liscia da un valore di circa 0,0005 m.

La risorsa eolica: “speed effect” e classi di rugosità (3)

La lunghezza di rugosità (z 0 ) riassume in sé l'informazione essenziale nell'ambito della teoria che descrive la crescita della velocità con l’altezza attraverso la legge logaritmica

(

) 

* log (

z o

)



dove

u *

è la velocità d'attrito, costante nello strato limite superficiale,

è la costante di von Karman (pari a 0,4),

è l'altezza dal suolo, .

La risorsa eolica: classi di rugosità

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 Zo=0,0005 Zo=0,03 Zo=1 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

Altezza z dal suolo (m )

Velocità del vento, in percentuale del valore in alta quota, al variare dell'altezza dal suolo e per diversi valori di lunghezza di rugosità (in metri).

La risorsa eolica: turbolenza ed influenza degli ostacoli

Aree caratterizzate da superfici molto irregolari presentano fenomeni di turbolenza La turbolenza si manifesta con flussi di vento irregolari con con rapide fluttuazioni di velocità e direzione del vento, creazione di vortici e mulinelli La turbolenza riduce l’utilizzo dell’energia eolica ed aumenta le sollecitazioni agli aerogeneratori

Profilo di velocità del vento

h* esprime la lunghezza di rugosità che nella formula appariva come z 0

La risorsa eolica: ricerca di siti idonei (1)

Adeguata ventosità, definita da opportuni parametri statistici ottenuti nazionale elaborando dati anemometrici http://atlanteeolico.cesiricerca.it

) (atlante eolico Disponibilità di terreno d’impiego marginale (agricoltura estensiva, pascolo etc.) Andamento di velocità e direzione del vento sufficientemente omogeneo nell’area interessata Terreno privo d’irregolarità e ostacoli tali da creare, da un lato, un’eccessiva turbolenza del vento e dall’altro di ridurre la producibilità e la durata dei componenti dell’aerogeneratore

La risorsa eolica: ricerca di siti idonei (2)

L’atlante eolico nazionale è composto da due sezioni: Atlante delle risorse eoliche (velocità del vento e produzione specifica di energia) Atlante di compatibilità ambientale

L’Atlante eolico dell’Italia

• Sviluppato nel 2000-2002 con fondi per la ricerca a favore del sistema elettrico nazionale • Realizzata nel 2006 una nuova versione dell’Atlante • Quadro generale delle risorse eoliche, di utilità per Autorità locali e gestori di reti elettriche (programmazione) e per operatori industriali • Le mappe consentono l’individuazione di massima di aree sfruttabili • Le informazioni fornite non sostituiscono la ben più approfondita caratterizzazione necessaria per decidere sull’investimento di un impianto eolico.

L’Atlante eolico dell’Italia Contenuti e funzionalità

• mappe di velocità del vento (4 altezze) • mappe di producibilità di aerogeneratori • estensione alle aree offshore (< 40 km) • consultazione in modalità interattiva • modulo di calcolo per valutazione tecnico-economica • prossimo inserimento di una sezione “compatibilità ambientale” Accessibile da

http://atlanteeolico.cesiricerca.it/viewer.htm

Media di 38 accessi al giorno (2007-2008) al sito

CESI CESI Sintesi atlante eolico a 50m di altezza

Sintesi atlante della velocità media del vento a 75 m di altezza Annual mean wind speed (v) at 75 m a.t.l.

v < 3 m/s 3 < v < 4 m/s 4 < v < 5 m/s 5 < v < 6 m/s 6 < v < 7 m/s 7 < v < 8 m/s 8 < v < 9 m/s 10 < v <11 m/s v >11 m/s

CESI RICERCA

Aree di maggior producibilità secondo le mappe

Estensione (km2) con producibilità specifica tra

1750-2000 MWh/MW > 2000 MWh/MW

Valle d’Aosta Piemonte Liguria Lombardia Veneto Trentino A. Adige Friuli V. Giulia Emilia R.

Toscana Marche 86 166 70 31 16 99 2 625 396 148 66 51 38 26 41 36 18 450 276 82 Umbria Lazio Abruzzo Molise Campania Puglia Basilicata Calabria Sicilia Sardegna

Italia

145 379 1455 984 1469 4172 2414 3139 6193 5084

27073

71 176 1652 1063 3330 6154 5592 2801 7392 5738

35055

Fonte: CESI

Potenza eolica regionale inizio 2012(MW)

946 (274) 12,5 25 (2,4) 2,5 1,35 Potenza totale 6.877 MW 16,3 45 1.5

Potenza eolica aggiunta ultimamente

(tra parentesi)

51 (42) 229 368 1071 (257) 301 (22) 1366 (79) 771 (185) 1676 226)

La risorsa eolica: ricerca di siti idonei (3)

Assenza di insediamenti abitativi nelle immediate vicinanze del sito (per macchine di una certa dimensione) Esistenza di un sistema viario di collegamento alla rete stradale Presenza di una rete elettrica in grado di assorbire l’energia prodotta dalla centrale eolica

Capacity factor

Rapporto tra l’energia prodotta da un impianto eolico in un certo intervallo di tempo e quella che avrebbe potuto essere prodotta se l’impianto avesse funzionato nello stesso intervallo alla potenza nominale

Aspetti Innovativi

Velocità variabile •Configurazione che si è affermata rapidamente •Controllo della velocità di rotazione del rotore •Funzionamento ad efficienza massima per un tratto della curva di

potenza

•Maggiore producibilità •Riduzione rumore

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

Velocità variabile

Tipical Cp Curve - Variable RPM WTG Vestas V52

Zona a Cp = Cp max 5 10 15

Wind Speed [m/s]

20 25 30

Come si sta sviluppando l’eolico in Italia Attività di ricerca in corso in Italia

•

Dipartimento di Fisica dell’Università di Genova

Ricerca e consulenza tecnica su: valutazione della risorsa eolica su terreno complesso e offshore; micrositing; studi di impatto ambientale di insediamenti eolici. •

Università di Bologna

Tecnologie offshore •

Politecnico di Milano

Ricerca, consulenza tecnica e laboratori sperimentali per lo studio di aerogeneratori •

Università di Trento

Campus universitario macchine di piccola taglia •

Diverse altre Università

Normativa Serie CEI EN 61400

EN 61400-1, ormai alla sua Terza Edizione, che fornisce le prescrizioni di progetto degli aerogeneratori, in particolare per quanto riguarda l'integrità strutturale; EN 61400-2, ora alla Seconda Edizione, che fornisce requisiti analoghi, ma semplificati, applicabili alle macchine di piccola taglia; EN 61400-11, ora alla Seconda Edizione, riguardante il rilievo in campo del rumore emesso da un aerogeneratore (di recente è stata pubblicata una versione emendata, la Edizione 2.1); EN 61400-12-1, Parte 1 della 61400-12 relativa alla verifica in campo delle prestazioni degli aerogeneratori, in particolare della loro curva di potenza. Questa Parte 1 si riferisce a misure in siti pianeggianti (tipici di campi prova); EN 61400-21, riguardante la valutazione della qualità della potenza elettrica che gli aerogeneratori possono immettere in rete (potenza attiva e reattiva, variazioni di tensione, flicker, armoniche, ecc.).

EN 61400-25-1, 61400-25-2, 61400-25-3, 61400-25-5, rispettivamente Parti 1, 2, 3 e 5 della 61400-25 riguardante i sistemi di comunicazione per la supervisione e il controllo degli impianti eolici (le Parti 4 e 6 sono ancora in preparazione).

Normativa Altre norme

È poi da citare la Norma EN 50308, di diretta origine CENELEC, che fornisce prescrizioni di progetto finalizzate alla salvaguardia dell'incolumità del personale addetto all'esercizio e alla manutenzione di aerogeneratori.

È infine da ricordare la Norma IEC WT 01, che fornisce prescrizioni sia per la certificazione di tipo degli aerogeneratori che per la certificazione di progetti eolici specifici.

Normativa "Technical Specification" e "Technical Report"

• • Documenti meno vincolanti, ma comunque utili, definiti nel linguaggio IEC e CENELEC come "Technical Specification" e "Technical Report", e riguardanti argomenti come la misura dei carichi meccanici (EN 61400-13), la dichiarazione dei livelli di rumore (EN 61400-14), la prova delle pale (EN 61400-23), la protezione contro le fulminazioni (EN 61400 24).

Un ulteriore Technical Report, di origine soltanto CENELEC, è il CEI CLC/TR 50373 sulla compatibilità elettromagnetica degli aerogeneratori. Per l'approvvigionamento delle turbine eoliche esiste altresì la guida CEI UNI EN 45510-5-3.

LA MICROGENERAZIONE DISTRIBUITA DA FONTE EOLICA DEFINIZIONI

Nell’Allegato A, deliberazione dell’Autorità energia elettrica e gas n. 328/07 sono state adottate le seguenti definizioni: • Generazione distrbuita (GD): l’insieme degli impianti di generazione con potenza nominale inferiore a 10 MVA.

Sottoinsieme della GD è la piccola generazione e la microgenerazione definite come: • Piccola generazione (PG): l’insieme degli impianti per la produzione di energia elettrica, anche in assetto cogenerativo, con capacità di generazione non superiore a 1 MW; • Microgenerazione (MG): l’insieme degli impianti per la produzione di energia elettrica, anche in assetto cogenerativo, con capacità di generazione non superiore a 50 kWe.

Generazione distribuita

La generazione distribuita è un modello di produzione di energia che utilizza gruppi di generazione di piccola taglia da localizzare nelle vicinanze del consumatore.

Il sistema può essere del tipo stand-alone (totalmente indipendente, in tal caso deve soddisfare integralmente le esigenze energetiche del consumatore) o connesso alla rete di distribuzione.

In quest’ultimo caso il sistema fa fronte alle esigenze dell’utenza ma contribuisce anche alla funzionalità della stessa rete.

Rispetto al passato, le nuove tecnologie offrono soluzioni convenienti per l’introduzione nelle reti elettriche esistenti di piccoli e medi generatori che impiegano fonti rinnovabili o combustibili fossili tradizionali.

In particolare, i sistemi eolici di piccola taglia permettono soluzioni impiantistiche complementari alle installazioni di grande taglia, in termini di disponibilità dei siti e di utenze servite, conseguendo principi di diversificazione delle fonti energetiche primarie

QUADRO NORMATIVO AL 31 DICEMBRE 2007

I principali elementi di carattere normativo/regolatorio di interesse per la GD sono: regolazione dell’accesso ai servizi di sistema modalità di cessione dell’energia elettrica immessa in rete regimi di incentivazione esistenti per alcune tipologie di fonti o di impianti

Delibere dell’Autorità che regolano il servizio di connessione alla rete elettrica degli impianti di produzione di energia elettrica Trasmissione Distribuzione Livello tensione di Condizioni procedurali economiche

AAT/AT AT MT BT

ed Regole tecniche connessione di

Delibera n. 281/05 Delibera 99/08 ARG/elt Delibera n. 89/07 Delibera ARG/elt 99/08 e 125/10 Delibera n. 250/04 Codice di rete – Terna Delibera ARG/elt 99/08 e 125/10 Procedimento delibera n. 136/04 Delibera ARG/elt 99/08 e 125/10

Considerazioni generali 1 Grado di innovazione Stato della tecnologia high

Medio/Grandi WTGS “gap” tecnologico

low

Piccoli WTGS

1980 2005 Time La tecnologia delle macchine di media e grande taglia è stata caratterizzata da una notevole evoluzione negli ultimi 25 anni, il settore industriale è maturo, le macchine affidabili ed economiche Le macchine eoliche di piccola taglia disponibili sul mercato sono invece spesso:  non troppo affidabili  costose (in termini unitari, €/kW)  non ottimizzate nell’efficienza di produzione •Lo sviluppo industriale e tecnologico delle piccole macchine è stato decisamente lento, perché: - i sistemi di incentivazione (conto energia, PTC, ecc.) hanno storicamente favorito la produzione massiva di energia - le opportunità di mercato sono abbastanza disperse geograficamente - il mercato delle piccole macchine è generalmente presidiato da piccole imprese, spesso di origine artigianale - il sistema è tecnicamente complesso (al contrario di quanto si possa immaginare) - l’approccio progettuale è differente da quello delle macchine di grande taglia - manca adeguato R&D (salvo rare eccezioni, es. NREL) - il ritorno economico viene solitamente valutato sulla singola iniziativa, e non, con una visione prospettica, sul possibile volume complessivo delle applicazioni •Le macchine di piccola taglia occupano tutt’oggi un posto di nicchia nel settore eolico, risultando spesso tecnologicamente non mature Uno spazio tecnologico e di mercato in parte da riempire

GRID CONNECTED SISTEMI IBRIDI E STAND ALONE RETI ISOLATE

Considerazioni generali 2 Chi •Piccole/medie industrie •Aziende agricole •Comuni/Enti •Grandi gruppi per azioni promozionali •Connessioni domestiche Dove •OCSE, ovunque sia applicabile il net metering (US, Canada, Spagna, ora anche Italia) Requisiti •Alta efficienza, è importante la produzione •Ottime prestazioni •Bassi costi •DRIVER: tempo di ritorno •Utenze isolate (case sparse, rifugi, agriturismo, fattorie, ecc.) •Sistemi remoti di telecomunicazione •Elettrificazione rurale/regionale •Pompaggio acqua •Bonifiche/drenaggio •US/Canada •America Latina •Paesi in via di sviluppo •Cina •Alta affidabilità •Basse esigenze manutentive •Qualità della potenza generata •Facilità di installazione •DRIVER: analisi comparativa con sistemi tradizionali e altre fonti •Amministrazioni/Enti locali (es. isole) •Comunità locali •Village power •Isole minori •Paesi in via di sviluppo •Qualità della potenza generata •Affidabilità •Basso impatto ambientale e paesaggistico •DRIVER: complessità ed accettabilità

Mercato ampio e a lungo termine, spazi enormi di crescita

Considerazioni generali 3

Tipologie di applicazione… Stand alone (sistemi ibridi): - eolico, PV, diesel, inverter, accumulo - alti costi di investimento - costi di esercizio non sempre preventivabili - sistemi integrati, standardizzati, modulari Reti isolate: - in aree elettrificate da reti locali - problematiche di stabilità della rete - problemi di accettabilità e di impatto - necessitano finanziamento specifici Grid connected: - costi in diminuzione, non ancora paragonabili a quelli dei grandi WTG - net metering pre-requisito per una consistente diffusione (i certificati verdi solo parzialmente efficaci) …con rilevante impatto sui costi 4-10 k€/kW Ibridi/Stand alone 2.5 -4.5

Isole 1.5-2.5

Grid connected Costi unitari maggiori per le taglie più piccole

Il mercato potenziale negli USA

….

L’AWEA (American Wind Energy Association) www.awea.org

ha stimato una crescita annua del mercato tale che al 2020 gli aerogeneratori di piccola taglia contribuiranno a coprire circa il 3% del fabbisogno interno di energia elettrica, pari a circa 50.000 MW installati

…e nei Paesi in via di sviluppo

I Paesi in via di sviluppo hanno un altissimo potenziale di richiesta di piccoli aerogeneratori (o, meglio, di sistemi per alimentazione di utenze isolate), in quanto non hanno una rete elettrica sviluppata ed impianti di potenza asserviti ad aree rurali. D’altro canto le popolazioni locali sono troppo povere per comprare tali sistemi, ed hanno bisogno di supporto finanziario dai governi locali.

Purtroppo ad oggi tale supporto è quasi esclusivamente diretto a finanziare l’estensione della rete esistente e ad installare generatori diesel!

Il mini-eolico e l’evoluzione dei servizi e tecnologie per l’eolico: la fattibilità di istallazioni eoliche con mini turbine

Il mini-eolico non ha avuto le attenzioni dovute sul piano scientifico, conseguentemente le macchine hanno un contenuto tecnologico inferiore a quelle di taglia maggiore e un costo unitario più elevato La presenza di più operatori a livello nazionale insieme a una crescita del mercato porterà a un miglioramento delle macchine e a una maggiore competitività con i prodotti stranieri Nell’estate 2007 è stato inaugurato il Campo Eolico Sperimentale di Trento ( www.eolicotrento.ing.unitn.it

) gestito dall’Università di Trento allo scopo di verificare le prestazioni delle macchine di piccola taglia e indicare soluzioni migliorative

Campo Eolico Sperimentale di Trento

Le attività di studio e sviluppo delle tecnologie per l’utilizzazione e valorizzazione della risorsa eolica sono condotte dal Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Strutturale (DIMS) dell’Università di Trento In particolare il Progetto di ricerca del Campo Eolico Sperimentale ha in corso la valutazione dell’efficienza energetica, funzionale e strutturale di tre aerogeneratori di 1, 11 e 20 kW

Campo Eolico Sperimentale di Trento

• Rafforzamento del settore di ricerca nel campo delle energie rinnovabili.

• Supporto alla didattica.

• Valutazione della possibilitàdi utilizzo delle turbine eoliche di piccola taglia nella generazione distribuita (microgenerazione).

• Valutazione della possibilitàdi inserimento delle mini-turbine sul territorio della provincia di Trento.

• Attrazione di aziende del settore sul territorio.

Campo Eolico Sperimentale di Trento

• • • • • –Analisi delle caratteristiche di efficacia in sito in termini di capacità di raccogliere energia.

–Analisi delle caratteristiche funzionali (controllo e regolazione della macchine) al fine di valutarne la disponibilità e l’affidabilità tecnica.

–Analisi delle caratteristiche strutturali al fine di valutarne le caratteristiche di robustezza.

–Supporto ad attività di progetto per corsi di laurea.

–Dottorati di ricerca.

Campo Eolico Sperimentale di Trento

Gli obiettivi del Progetto campo Eolico Sperimentale sono: • • • • Valutazione della risorsa eolica nei terreni complessi e dell’interazione con le macchine Analisi e confronto delle caratteristiche di funzionamento Sperimentazione di nuove soluzioni per il controllo e monitoraggio delle piccole macchine Valutazione degli aspetti di impatto ambientale

Campo Eolico Sperimentale di Trento

Progetti in corso • Progetto e analisi di micro e miniturbine eoliche • Tecnologie innovative per il monitoraggio delle torri di turbine eoliche installate in siti ad orografia complessa • Studio dell’impiego dell’energia eolica presso il rifugio “P. Marchetti” • Progetto R.E.A.M. (Risorsa Eolica in Ambiente Montano)

Il mini-eolico e l’evoluzione dei servizi e tecnologie per l’eolico: la fattibilità di istallazioni eoliche con mini turbine

Dall’avvio del Campo Eolico sono già stati individuati indicatori per un miglioramento tecnologico del prodotto La localizzazione del mini-eolico è presso l’utenza, trattandosi di un’applicazione che contempla produzione e consumo e/o trasferimento di energia direttamente sul posto Generalmente le condizioni anemologiche sono inferiori a quelle che si riscontrano nelle applicazioni dell’eolico di taglia maggiore (posizione delle macchine e loro altezza dalla superficie) Applicazioni in ambito urbano (da qualche centinaio di watt a pochi kW, con possibilità di estensione), anche in abbinamento con moduli fotovoltaici

Tecnologia

• Curva di potenza • Rotore ad asse verticale e ad asse orizzontale • Numero di pale • Treno di potenza (presenza o meno del moltiplicatore di giri) • Sistema di controllo • Torre • Assemblaggio e installazione turbina eolica • Connessione alla rete elettrica

Tecnologia

Componenti • Rotore: generalmente ad asse orizzontale costituito da tre pale di materiale composito con fibra di vetro e talvolta fibra di carbonio • Generalmente sino a 20 kW sono riscontrabili anche rotori ad asse verticale

Tecnologia

Componenti Generatore elettrico: generalmente sincrono, multipolare a magneti permanenti a flusso assiale o radiale, attacco diretto al mozzo Sistema di controllo: attivo con variazione del passo o passivo

Tecnologia

Componenti Torre: generalmente tubolare metallica con altezze variabili da 12 a 24m. Talvolta abbattibile per semplificare le operazioni di manutenzione Moltiplicatore di giri: sovente non presente nelle macchine di piccola taglia che sono generalmente a trasmissione diretta (rotore-generatore elettrico)

Tecnologia

Regolazione della potenza Controllo di stallo Controllo di pitch Controllo d’imbardata (tramite timone direzionale) Orientamento

Generalmente tramite timone direzionale

Regolazione e controllo

Sistema di Controllo del numero di giri

Il generatore è stato progettato per funzionare in un determinato range di numero di giri.

Onde evitare situazioni pericolose il generatore stesso è stato dotato di un sistema di controllo passivo che, qualora tali condizioni dovessero essere oltrepassate, tenda a riportare il rotore in condizioni ottimali.

Tale sistema (

Passive Stall Control

) si basa sulla disposizione di masse aggiuntive che, sotto l’effetto delle forze centrifughe, tendono a portare le pale in situazione di stallo con una conseguente diminuzione delle forze che agiscono sulle pale stesse riportando cosi il rotore ad un più basso numero di giri.

D. P. Coiro°, U. Maisto°, F. Scherillo° °Dipartimento di Progettazione Aeronautica (DPA) Universita’ degli Studi di Napoli “Federico II” Via Claudio 21-80125 Napoli [email protected]

www.dpa.unina.it/adag/

Sistema di Controllo del numero di giri

L’effetto delle forze centrifughe è contrastato da una molla torsionale di opportuna rigidezza che tende a riportare le pale in posizione di ‘progetto’. Tarando opportunamente la rigidezza della molla stessa si ottiene che il rotore funzioni sempre nel range del numero di giri stabilito.

‘Mini-grids’ per aree commerciali o industriali

Mauro Andriollo,Università di Padova, DIE - Dipartimento di Energia Elettrica e-mail: [email protected]

Studio di sistemi di distribuzione che utilizzano un’unica linea DC (DC bus) ed un unico inverter

Rete Utenza 1 Utenza 2 Utenza n

Fonte: Cruz (CIEMAT) - EWEC 2007

3 ~

Integrazione con altre fonti (rinnovabili) per utenze isolate

Small Wind Electric Systems U.S. Department of Energy Energy Efficiency and Renewable Energy

panneli fotovoltaici gruppo elettrogeno regolazione & conversione collegamento CA o CC utenza turbina eolica

Mauro Andriollo,Università di Padova, DIE - Dipartimento di Energia Elettrica e-mail: [email protected]

Applicazioni

Per alimentazione di utenze isolate • • • A.1 Batterie di Accumulo (standard 150 Ah – 240 Vdc) A.2 Inverter DC/AC A.3 Carica batterie (convertitore AC/DC) e sistema di controllo Fonte: Jonica Impianti

Applicazioni

Per collegamento alla rete elettrica • • • B.1 Quadro elettrico completo di dispositivo di interfaccia alla rete elettrica di BT B.2 Sistema di controllo del parallelo alla rete elettrica di BT B.3 Inverter AC/DC/AC

Applicazioni

Per collegamento diretto a pompa sommersa • • C.1 Quadro elettrico, completo di dispositivo di interfaccia pompa-turbina C.2 Controllo del sistema pompa-turbina

Confronto pompaggio meccanico-elettrico da fonte eolica

Fonte: SWIIS

Tecnologia minieolica

Disponibilità aerogeneratori di piccola taglia

In Europa il Regno Unito è il produttore leader con diverse aziende, seguito dalla Germania.

L’Italia presenta attualmente vari costruttori con visibilità sul mercato o sul punto di averla: Ionica Impianti, Blu Mini Power, Terom, SIPE, Klimeko, Adventum, Aria, Layer Electronics, Salmini, Ropatec, Tozzi Nord Wind Turbines, etc. Quasi tutte producono e commercializzano turbine ad asse orizzontale, Ropatec produce esclusivamente turbine ad asse verticale, mentre Tozzi Nord e SIPE producono turbine sia ad asse verticale che ad asse orizzontale.

Ipotesi economica di un aerogeneratore di 60kW

Conto Economico 60 kW Anno Produzione annua (kWh)

1 2 3 4 8 9 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tariffa incentivante Prezzo minimo garantito ritiro dedicato Generatori eolici 60 kW (n°) Produzione unitaria (kWh) Produzione totale (kWh) Costo unitario turbina eolica 60 kW Mezzi propri (20%) Finanziamento bancario - leasing (80%) Tempo di restituzione del mutuo bancario Tasso di interesse del mutuo bancario

120.000

Ricavo Energia Venduta

36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 11.760,00 11.760,00 11.760,00 11.760,00 11.760,00

Rata Mutuo Annua

-6.000,00 -19.481,81 -19.481,81 -19.481,81 -19.481,81 -19.481,81 -19.481,81 -19.481,81 -19.481,81 -19.481,81 -19.481,81

Margine Lordo Annuo

30.000,00 16.518,19 16.518,19 16.518,19 16.518,19 16.518,19 16.518,19 16.518,19 16.518,19 16.518,19 16.518,19 36.000,00 36.000,00 36.000,00 36.000,00 11.760,00 11.760,00 11.760,00 11.760,00 11.760,00

Gestione e Manutenzione Annua

5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00 5.000,00

0,3 0,098 1 120.000

120.000

200.000

40.000

160.000

10 3,75% (Euro/kWh) (Euro/kWh) (n°) (kWh) (kWh) Euro Euro Euro anni preammoratamento 1 anno Margine Netto Annuo

25.000,00 11.518,19 11.518,19 11.518,19 11.518,19 11.518,19 11.518,19 11.518,19 11.518,19 11.518,19 11.518,19 31.000,00 31.000,00 31.000,00 31.000,00 6.760,00 6.760,00 6.760,00 6.760,00 6.760,00

tariffa art. 2 comma 145 Legge Finanziaria 2008 valido dopo 15 anni tariffa incentivante importi a valori costanti 2.000 ore equivalenti Margine Netto Cumulato

25.000,00 36.518,19 48.036,37 59.554,56 71.072,74 82.590,93 94.109,11 105.627,30 117.145,48 128.663,67 140.181,85 171.181,85 202.181,85 233.181,85 148.145,48 135.423,67 146.941,85 177.941,85 208.941,85 239.941,85

Ipotesi economica di un aerogeneratore di 25kW

Conto Economico 25 kW Anno

15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Tariffa incentivante Prezzo minimo garantito ritiro dedicato Generatori eolici 25 kW (n°) Produzione unitaria (kWh) Produzione totale (kWh) Costo unitario turbina eolica 25 kW Mezzi propri - equity (20%) Finanziamento bancario - leasing (80%) Tempo di restituzione del mutuo bancario Tasso di interesse del mutuo bancario Produzione annua (kWh)

37.500

Ricavo Energia Venduta

11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 3.675,00 3.675,00 3.675,00 3.675,00 3.675,00

Rata Mutuo Annua

-1.950,00 -6.331,59 -6.331,59 -6.331,59 -6.331,59 -6.331,59 -6.331,59 -6.331,59 -6.331,59 -6.331,59 -6.331,59

Margine Lordo Annuo

9.300,00 4.918,41 4.918,41 4.918,41 4.918,41 4.918,41 4.918,41 4.918,41 4.918,41 4.918,41 4.918,41 11.250,00 11.250,00 11.250,00 11.250,00 3.675,00 3.675,00 3.675,00 3.675,00 3.675,00

Gestione e Manutenzione Annua

1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00 1.625,00

Margine Netto Annuo

7.675,00 3.293,41 3.293,41 3.293,41 3.293,41 3.293,41 3.293,41 3.293,41 3.293,41 3.293,41 3.293,41 9.625,00 9.625,00 9.625,00 9.625,00 2.050,00 2.050,00 2.050,00 2.050,00 2.050,00

0,3 0,098 1 37.500

37.500

65.000

13.000

52.000

10 3,75% (Euro/kWh) (Euro/kWh) (n°) (kWh) (kWh) Euro Euro Euro anni tariffa art. 2 comma 145 Legge Finanziaria 2008 valido dopo 15 anni tariffa incentivante importi a valori costanti 1.500 ore equivalenti preammortamento 1 anno

Tabella dei costi specifici d’investimento per una macchina da 20 kW Caratteristiche impianto Piccole dimensioni Medie dimensioni Grandi dimensioni Complessità bassa 2.500,00 Complessità media Complessità alta Suddivisione percentuale dei costi d’investimento: per un impianto di dimensioni e complessità medie TIPOLOGIA DEL COSTO Sviluppo iniziativa: qualificazione sito, progettazione, iter autorizativo,… Fornitura, installazione e messa in esercizio macchine B.O.S: resto forniture, opere civili(fondazioni, strade), elettromeccaniche, cavi e cavidotti % 3% 80% 14% Allacciamento alla rete: allacciamento e gruppo misura, cavi e cavidotti MT/AT 3% TOTALE 100

Costi annui d’esercizio e manutenzione

Ipotesi:

Nei costi d’esercizio sono esclusi i diritti annuali riconosciuti agli Enti locali, ma compresi i canoni di locazione terreni e i costi di garanzia e assicurazione.



inserire la stima dei costi annui di O&M (espressi in alternativa):

come percentuale dell’investimento (escludendo i costi di sviluppo) direttamente come costo per unità di energia prodotta (€/kWh) Anni 1-5 2% Anni 6 - 10 2% Anni 11 – 20 2%

Costi di dismissione

Ipotesi: Si prevede il riutilizzo del sito alla fine della vita tecnica dell’impianto La dismissione consiste nella rimozione delle macchine da sostituire

Costo di rimozione per singola macchina(€/macchina) 1.500.00 Euro

Criteri di progettazione

Analisi del sito Aspetto fondamentale per la validità dell’iniziativa Caratteristiche anemologiche Accessibilità Collegamento alla rete elettrica

Criteri di progettazione

Analisi dell’utenza Riferimento alla bolletta di consumo elettrico dell’ultimo anno Previsione di variazioni del consumo negli anni a venire Distribuzione dei consumi nell’arco giornaliero e stagionale

Criteri di progettazione

Dimensionamento dei singoli componenti Scelta dell’aerogeneratore sulla base delle caratteristiche anemologiche Siti poco ventosi necessitano di pale più lunghe a parità di potenza. La potenza di targa o nominale deve essere raggiunta a velocità non elevate (non oltre i 10 m/s) Torre: ad altezze maggiori si trovano venti migliori (minor effetto dell’attrito superficiale)

Criteri di progettazione

Analisi di producibilità energetica Funzione della distribuzione di velocità del vento e della curva di potenza dell’aerogeneratore La turbolenza è un fattore negativo, riduce la producibilità energetica la vita dell’aerogeneratore

Connessione degli impianti alle reti elettriche

Collegamento alla rete a Bassa Tensione (BT) • • • • Richiesta allaccio all’Enel o alla società distributrice locale (municipalizzata, etc.) Elaborazione della Soluzione Tecnica Minima Generale (STMG) Iter autorizzativo sino a 60 kW DIA (Dichiarazione Inizio Attività) al comune Elaborazione della Soluzione Tecnica Minima di Dettaglio (STMD) •

Costo di allacciamento alla rete (opera realizzata dalla società distributrice dell’elettricità) per una distanza non oltre 300m circa 800/1.000 euro

Connessione degli impianti alle reti elettriche

Testo integrato delle condizioni tecniche ed economiche per la connessione alle reti elettriche con obbligo di connessione di terzi degli impianti di produzione di energia elettrica (Testo integrato delle connessioni attive – TICA) Delibera ARG/elt 99/08 Delibera ARG/elt 125/10 GU n. n. 196 del 22.8.08 - Suppl. Ordinario n.197

Connessione degli impianti alle reti elettriche

Dell’allegato A del ARG/elt 99/08 Verificare con del. ARG/elt 125/10 e all. A

Connessione degli impianti alle reti elettriche

Cronologia • Richiesta al GSE del riconoscimento dell’impianto a fonte rinnovabile (IAFR) • Richiesta di allaccio in BT all’Enel o altra società distributrice • Iter Autorizzativo (DIA) • Richiesta al GSE della corresponsione della tariffa onnicomprensiva oppure dichiarazione di scelta di altra forma d’incentivo (scambio sul posto, autoproduzione, vendita diretta)

Connessione degli impianti alle reti elettriche

Protezione Tra l’inverter di macchina e la rete elettrica a cui ci si deve allacciare è necessario inserire un sistema di protezione

Manutenzione

• • • • Trattandosi di un apparecchiatura in rotazione il controllo e manutenzione è indispensabile Le parti soggette ad usura sono i cuscinetti e i componenti meccanici L’anno successivo all’installazione sono necessari due interventi di cui uno può essere visivo Il costo annuo si aggira sui 1.000 euro per una macchina da 20 kW

Un nuovo settore: tra il piccolo e il grande eolico

Una nuova opportunità per gli operatori e clienti del settore

Produttori: previsione di un mercato nazionale interessante con possibili ricadute sul mercato globale (paesi industrializzati ed emergenti) Clienti: investitori pubblici e privati, cooperative agricole, agriturismo, aziende di medie-piccole dimensioni, proprietari terrieri, agricoltori, etc.

Incentivazione mirata

• • Forme precedenti limitate all’accesso al mercato dei certificati verdi, allo scambio sul posto e a bandi del ministero dell’Ambiente con l’aggiunta di semplificazioni nella procedura amministrativa solo da parte di qualche regione Equiparazione nella procedura amministrativa agli impianti di taglia maggiore • •

Drastico cambiamento introdotto con la legge Finanziaria del 2008 e successivo decreto attuativo in vigore con decorrenza inizio 2009

Limite massimo potenza aerogeneratori ammessi alla tariffa incentivante per un periodo di 15 anni = 200 kW

Aspetti territoriali

• • • • • • • Distribuzione più capillare del grande eolico nel territorio Necessità di infrastrutture meno rilevanti (viarie ed elettriche) Riduzione impatto ambientale (poche unità di dimensioni ridotte nella stesso sito ) Tecnologia più vicina a un maggior numero di clienti, con diversificazione accentuata sulla loro tipologia Diffusione dell’informazione anche attraverso una diffusione più ampia della tecnologia Sviluppo di piccole società Possibilità di ripresa per un settore precedentemente abbandonato dall’industria nazionale

Rumore

Fonte Concerto rock Martello pneumatico Traffico cittadino Aspirapolvere Autostrada Colloquio 10kW aerogeneratore Vento tra gli alberi Rumori medi domestici 300kW aerogeneratore Fruscio - sussurro Distanza in metri 10 1 3 3 30 1,5 35 12 0 200 1,5 Fonte: SWIIS Rumore in dB(A) 120 100 90 70 70 60 57 55 50 45 30

Effetti elettromagnetici

La mitigazione degli effetti elettromagnetici è demandata ad una appropriata distanza tra l’impianto eolico e le eventuali stazioni terminali di ponti radio, apparati di assistenza alla navigazione aerea

ATBV25: CARATTERISTICHE PRINCIPALI

Fattibilità economica

• • • • • Ideata per costituire una valida opportunità di diversificazione per aziende agricole, agriturismi, piccole imprese o piccoli investitori con interesse per le energie rinnovabili Elevata resa anche in siti marginali (>4m/s) Compatibile con le semplificazioni introdotte dalla Finanziaria 2008 (Ritiro Dedicato e DIA) Semplicità di installazione Costi di esercizio limitati e manutenzione ridotta ∑ FdC 200000,00 150000,00 100000,00 50000,00 0,00 -50000,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

anni

Società di Ricerca e Sviluppo, partecipata dal Gruppo Tozzi e dal Gruppo Paterno che opera nel settore dell’eolico sviluppando due prodotti: Turbine eoliche ad asse verticale (VAWT) per applicazioni in ambiente urbano Turbine eoliche ad asse orizzontale (HAWT) per applicazioni in siti medio basso ventosi In collaborazione con: Università di Trento – Dip. Ingegneria Meccanica e Strutturale Università diTrento – Dip. Ingegneria dei Materiali Università di Padova – Dip. Ingegneria Elettrica Politecnico di Milano – Dip. Ingegneria Aerospaziale

Turbina TN-7 (classe speciale IV

minus

)

Datasheet:

Diameter Maximum output power Hub height Rotational Wind Speed Control type Power trainn Energy yearly output        12.90 m 7 kW 18 m 20-66 rpm Active pitch, active yaw control Belt Gearbox with ratio 1:12 25 MWh/year (V ave =4.5 m/s, k=1.5)

Industrial product characteristics:

Optimization and industrial production of an already tested HAWT concept IEC 61400-2 certification type

Ready to be sold:

2010 Spring 124

Turbina TN-20 (classe speciale II

minus

)

Datasheet:

Diameter Maximum output power Hub height Rotational speed Control system Power train       16 m 20 kW 20-24 m 20-60 rpm imbardata attiva Belt gearbox

Industrial product characteristics:

Newly developed belt gearbox system, Use of Aeroelastic Code (Multibody code) IEC 61400-2 certification type

Ready to be sold:

Summer 2011

Ropatec

Ropatec BIG STAR VERTICAL–

la performante

• • • • • • • Le principali caratteristiche sono l’efficienza, la silenziosità ed il suo design unico. Quasi priva di manutenzione ed estremamente affidabile anche in situazioni meteorologiche avverse. L‘energia prodotta può essere immessa nella rete elettrica tramite un inverter dedicato e certificato. Potenza nominale: 20KVA Diametro e altezza: 8m x 4,3m Peso: 3600 kg Partenza: 3m/s

Generatore Elettrico da 5 kW a Magneti Permanenti ed a flusso assiale

Generatore in fase di costruzione ed assemblaggio

S.I.P.E.

http://www.sipenergia.it/ • • • Gli impianti S.I.P.E. e la totalità dei componenti utilizzati, sono esclusivamente made in Italy: i fornitori cui S.I.P.E. fa riferimento per l'approvvigionamento di parti elettriche, alternatori, inverter e raddrizzatori, si trovano tutti sul territorio nazionale e possono essere considerati senza indugio i migliori nei rispettivi settori di competenza. Sono di provenienza Italiana anche tutte le altre componenti dei generatori S.I.P.E..

Per facilitare l'auto-installazione degli impianti di piccola taglia da parte dell'acquirente, vengono forniti kit completi di manuale di montaggio ed installazione, trasformatori, resistenze, ecc.; per quel che concerne i generatori di grande taglia, questi verranno installati da aziende specializzate con le quali è stata stipulata apposita convenzione. I generatori eolici S.I.P.E. ad asse verticale presentano le notevoli qualità di funzionare indipendentemente dalla direzione del vento e di resistere anche in presenza di venti elevati e molto turbolenti. Il maggior costo rispetto alle macchine ad asse orizzontale è abbondantemente ripagato dalla maggiore capacità produttiva dei nostri generatori.

S.I.P.E.

• • • • • • • • • I sistemi S.I.P.E. possono essere utilizzati per: GRID - connessione alla rete elettrica STAND-ALONE - con funzione caricabatterie e particolarmente adatti per utenze isolate

I vantaggi:

forte affidabilità scarsa rumorosità autoavviamento con venti di bassa intensità impatto ambientale modesto funzionamento regolare anche in presenza di venti elevati e molto turbolenti

ADVENTUM è una SOCIETA' italiana fondata nel Con la realizzazione della serie I-Wind lo scopo è stato finalmente raggiunto, dando la possibilità al cliente di acquisire degli aerogeneratori in grado di essere produttivi e remunerativi già in situazioni di medio 2009 come naturale evoluzione della società Green Srl.

• ADVENTUM ha lo scopo di progettare, realizzare e commercializzare generatori perfettamente adattati alla realtà climatologica italiana.

• I componenti sono progettati e realizzati in Italia; le nuove macchine di Adventum adottano molte soluzioni innovative e coperte da brevetti.

ADVENTUM - Generatore I-Wind 3530PW

Simulazione presso Minervino di Lecce fonte: Enel.si

Latitudine: 40.085

Longitudine: 18.431

Fascia velocità del vento: 5,1 – 6 m/s

Simulazione presso Minervino di Lecce fonte: Enel.si

Scelta della tipologia d’impianto Da 1 kW a 6 kW Abitazioni, strutture commerciali e PMI, installazioni a terra o su tetto anche in ambito urbano, utenze isolate o connesse alla rete elettrica Oltre a 6 kW fino a 60kW Agriturismi, camping, villaggi, strutture commerciali, aziende agricole e PMI, per installazioni a terra e utenze connesse alla rete elettrica

Simulazione presso Minervino di Lecce fonte: Enel.si

Potenza: 5 kW Altezza turbina: 12m Tipologia asse: Asse orizzontale Stima energia annua per il sito selezionato: 9.426 kWh

Coordinate Lat,Lon [°] Località Provincia

40,085 , 18,431 Minervino di Lecce Lecce

Regione Fascia vento Tipologia terreno

Puglia tra 5.1 m/s e 6 m/s sobborghi

CARATTERISTICHE TURBINA Potenza [kW] Tecnologia Altezza [m] Diametro [m] Cut IN [m/s]

6 Asse orizzontale 9 5,50 2,5

Cut OFF [m/s] Velocità di regime [m/s]

Simulazione presso Minervino di Lecce fonte: Enel.si

RISULTATI DELLA SIMULAZIONE Energia media producibile [kWh/anno] Tariffa fissa onnicomprensiva [€] Costo totale [€] Costo di manutenzione annuo [€] Anni di ritorno CO2 non immessa in atmosfera [kg/anno] Introito medio annuo [€] Producibilità specifica [kWh/kW]

8.729 0,30 24000 240 11 4.801 2.619

1.455

Simulazione presso Minervino di Lecce fonte: Enel.si

Potenza [kW] Tecnologia CARATTERISTICHE TURBINA

5 Asse orizzontale

Altezza [m] Diametro [m]

12 6,40

Cut IN [m/s] Cut OFF [m/s] Velocità di regime [m/s]

3 20 10

Simulazione presso Minervino di Lecce fonte: Enel.si

9.426 0,30 22500 225 9 5.184 2.828

1.885

Simulazione presso Quart (Valle d’Aosta) fonte: Enel.si

• Scelta della tipologia d’impianto: da 1 a 6 kW. Abitazioni, strutture commerciali e PMI, installazioni a terra o su tetto anche in ambito urbano, utenze isolate o connesse alla rete elettrica • Da 6 a 60 kW. Agriturismi, camping, villaggi, strutture commerciali, aziende agricole e PMI, per installazioni a terra e utenze connesse alla rete elettrica

Simulazione presso Quart (Valle d’Aosta) fonte: Enel.si

Potenza: 2,25 kW Altezza turbina: 9 m Tipologia asse: Asse orizzontale Stima energia annua per il sito selezionato: 1.127 kWh Potenza: 3 kW Altezza turbina: 8 m Tipologia asse: Asse verticale Stima energia annua per il sito selezionato: 1.460 kWh Potenza: 3 kW Altezza turbina: 9 m Tipologia asse: Asse orizzontale Stima energia annua per il sito selezionato: 3.391 kWh

Simulazione presso Quart (Valle d’Aosta) fonte: Enel.si

Riassunto caratteristiche impianto e valutazione economica SCHEDA RIASSUNTIVA

Coordinate Lat,Lon [°] 45,804 , 7,419 Località Quart Provincia Aosta Regione Valle d'Aosta Fascia vento tra 4.1 m/s e 5 m/s Tipologia terreno zona di campagna con poche case, alberi, ecc.

Simulazione presso Quart (Valle d’Aosta) fonte: Enel.si

Riassunto caratteristiche impianto e valutazione economica CARATTERISTICHE TURBINA

Potenza [kW] 3 Tecnologia Asse orizzontale Altezza [m] 9 Diametro [m] 4,50 Cut IN [m/s]3 Cut OFF [m/s]20 Velocità di regime [m/s] 10

Simulazione presso Quart (Valle d’Aosta) fonte: Enel.si

Riassunto caratteristiche impianto e valutazione economica RISULTATI DELLA SIMULAZIONE

Energia media producibile [kWh/anno] 3.391 Tariffa fissa onnicomprensiva [€]0,30 Costo totale [€] 13500 Costo di manutenzione annuo [€]135 Anni di ritorno 18 CO2 non immessa in atmosfera [kg/anno]1.865 Introito medio annuo [€]1.017

Producibilità specifica [kWh/kW]1.130

Simulazione Otranto fonte: Enel.si

SCHEDA RIASSUNTIVA Coordinate Lat,Lon [°] Località Provincia Regione Fascia vento

40,114 , 18,507 Otranto Lecce Puglia tra 6.1 m/s e 7 m/s

Tipologia terreno

zona di campagna con poche case, alberi, ecc.

Simulazione Otranto fonte: Enel.si

Potenza [kW] Tecnologia CARATTERISTICHE TURBINA

20 Asse orizzontale

Altezza [m] Diametro [m]

18 8,00

Cut IN [m/s] Cut OFF [m/s] Velocità di regime [m/s]

3,5 25 13

Simulazione Otranto fonte: Enel.si

43.864 0,30 60000 600 5 24.125 13.159

2.193

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Luciano Pirazzi [email protected]

Via Palestro, 1 00185 Roma Tel. 06 42014701