Progetto per l installazione di sei turbine eoliche isolate da 850 kw di potenza nominale

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1 Regione BASILICATA Comune di Acerenza (PZ) Progetto per l installazione di sei turbine eoliche isolate da 850 kw di potenza nominale Analisi anemologica e stima di producibilità impianti Relazione tecnica Committente: TOLLA Geom. Michele srl Servizi tecnici di consulenza: Ing. Carmelo FERRARA SWind Energy consulting

2 Indice 1 Premessa Descrizione delle attività di analisi Inquadramento geografico Area di interesse 7 4 Anemometria Descrizione del sistema di monitoraggio Modalità di trattamento dei dati Sintesi elaborazioni statistiche Serie temporali dati velocità vento Statistiche mensili velocità vento Wind shear Distribuzioni azimuthali velocità vento Potenza specifica vena fluida 29 5 Simulazione anemologica WAsP Modellazione orografica area di studio Modellazione del vento 33 6 Analisi di producibilità Configurazione impianti Aerogeneratori Producibilità annua di breve periodo Perdite aggiuntive d impianto 42 7 Analisi di lungo periodo Metodologia MCP (measure, correlate, predict) Stazione meteorologica di riferimento Correlazione di breve periodo Estrapolazione di lungo periodo 48 8 Verifica di conformità al PIEAR Requisiti tecnici minimi Requisiti anemologici 53 9 Allegati Report d installazione stazione cod.# Certificati di calibrazione sensori velocità Scheda tecnica sensori di velocità (calibrati) Scheda tecnica sensori di direzione Riferimenti tipologia documento Relazione tecnica progetto Progetto per l installazione di sei turbine eoliche isolate da 850 kw di potenza nominale Territorio del Comune di Acerenza (PZ) titolo documento oggetto Qualificazione impianti eolici cliente TOLLA Geom. Michele srl autore Carmelo FERRARA numero di pagine 65 data emissione 22 giu 18 protocollo LiFe indice di revisione Rev.0 LiFe rev.0 Pagina 2 di 65

3 1 Premessa Oggetto dello studio è un sito localizzato nella Regione Basilicata, individuabile sul territorio comunale di Acerenza (PZ), sulla cui area è prevista l installazione di sei aerogeneratori isolati per la produzione di energia elettrica da fonte eolica. Le società proponenti sono riportate contestualmente alla denominazione delle sei posizioni turbina, individuate per semplificazione con il codice da T1 a T6, come illustrato dal seguente prospetto e dalla relativa mappa di dettaglio su sistema Web-Gis Google Earth. Società proponente Codice turbina # Sistema UTM wgs84 Long.E [m] Lat.N [m] Altitudine [m] Winston srl T1-Win Tolla Geom Michele srl T2-Tol Winston srl T3-Win Metaltecno Spa T4-Met Tyke srl T5-Tyk Edilfema srl T6-Edi Tab. 1.1 Identificazione territoriale posizioni turbina Fig. 1.2 Identificazione su mappa satellitare GE posizioni turbina LiFe rev.0 Pagina 3 di 65

4 Ognuna delle macchine eoliche, modello LTW77/850 kw, viene costruita dalla società Leitwind Spa. Le turbine, tripala con generatore compatto multipolare ed assenza del moltiplicatore di giri, sono caratterizzate da un diametro di rotore pari a 77 m, con una configurazione di torre selezionata che prevede un altezza del mozzo da terra pari a 65 m. La potenza sviluppata da ogni turbina è pari 850 kw in condizioni di funzionamento a regime nominale. LiFe rev.0 Pagina 4 di 65

5 2 Descrizione delle attività di analisi L analisi si pone come obiettivo la quantificazione delle potenzialità eoliche del sito e la stima di producibilità attesa dai sei impianti analizzati, ottenibile attraverso l implementazione del database sperimentale acquisito durante la campagna di monitoraggio, nonchè delle caratteristiche di performance del modello di turbina di prevista installazione. In generale, l attività si sviluppa preliminarmente attraverso la validazione dei dati anemometrici acquisiti da una o più stazioni di misura della velocità e della direzione del vento installate in sito, eventualmente accompagnata da operazioni di filtraggio per l esclusione di valori non ammissibili e di possibile estrapolazione dei dati non disponibili, attraverso l applicazione di leggi di correlazione lineare, da quelli corretti registrati da altri sensori dello stessa tipologia montati sulla stessa stazione. Quindi vengono eseguite le elaborazioni statistiche per la definizione dei principali parametri anemologici atti a caratterizzare il vento su ciascuna delle posizioni di monitoraggio in sito. L insieme di dati anemometrici, selezionato come maggiormente rappresentativo per un intero anno solare, viene successivamente associato ad un modello digitale del territorio, opportunamente esteso intorno all area d intervento, per costituire l input del codice di simulazione anemologica WAsP (1). Il modello vettoriale 3D del territorio, o DTM, fornisce al software tutte le informazioni legate all andamento altimetrico del terreno, alla distribuzione di rugosità superficiale ed, eventualmente, alla presenza di ostacoli naturali o infrastrutturali che possono esercitare un sensibile effetto indotto sul regime anemologico locale. Attraverso l applicazione di una serie di algoritmi, sviluppati in ultima revisione da un team composito di esperti internazionali il cui gruppo principale fa capo al RISO National Laboratory di Roskilde (Danimarca), WAsP è in grado di operare l estrapolazione orizzontale e verticale dei dati sperimentali, raccolti sulla singola posizione di una o più stazioni anemometriche, calcolando la distribuzione, e quindi la mappatura, a varie altezze rispetto al suolo, dei principali parametri anemologici caratterizzanti l area circostante il punto di misura. I valori di tali parametri, calcolati per ciascuna delle posizioni previste per l installazione delle macchine, ed associati alle curve di prestazioni del modello di aerogeneratore selezionato, permettono di operare una stima del (1) WASP (Wind Atlas Analysis and Application Program), codice di simulazione anemologica sviluppato in Danimarca presso il RIS National Laboratory, Centro di prova e certificazione per turbine eoliche della DTU (Technical University of Denmark) LiFe rev.0 Pagina 5 di 65

6 valore di produzione di energia media annua dell impianto, al netto delle perdite per scia aerodinamica indotte dagli effetti d interferenza reciproca tra le turbine. Questo valore, ridotto delle perdite ulteriori legate agli effetti secondari di centrale, rappresenta la quantità di energia che l impianto avrebbe prodotto se avesse operato in condizioni di esercizio durante l anno di monitoraggio. Lo studio include anche l analisi di lungo periodo, che viene eseguita estrapolando, su base decennale o superiore, i dati di producibilità calcolati per il periodo di monitoraggio; l elaborazione consiste nel correlare sul breve periodo, ed estrapolare sul lungo periodo disponibile, i dati registrati in sito con quelli acquisiti da una stazione meteorologica storica presente sull area ed operativa durante la campagna di misure. I risultati finali vengono espressi in termini di P 50, essendo P il valore di resa energetica che l impianto attende di realizzare sul lungo periodo, con la probabilità pari rispettivamente al 50% che tale livello di energia prodotta venga raggiunto o superato. LiFe rev.0 Pagina 6 di 65

7 3 Inquadramento geografico 3.1 Area di interesse L installazione delle turbine è prevista: 1. per cinque posizioni (T1, da T3 a T6) su aree di sommità a distanze variabili da 2.4 km a 2.9 km dal centro abitato di Acerenza, in direzione Ovest/NordOvest; 2. per la posizione T2, invece, su un crinale a circa 4 km, sempre nella stessa direzione dal centro di Acerenza. Le altitudini d installazione variano tra 625 e 891 m slm. La vegetazione sulle aree d installazione è costituita prevalentemente da pascolo, con la presenza di rada macchia mediterranea o di alberi isolati a basso fusto. Fig. 3.1 Inquadramento satellitare aree d interesse dell impianto LiFe rev.0 Pagina 7 di 65

8 Fig. 3.2 Vegetazione tipica delle aree d installazione LiFe rev.0 Pagina 8 di 65

9 4 Anemometria 4.1 Descrizione del sistema di monitoraggio La stazione di riferimento per il monitoraggio anemometrico dell area, codificata come #08142, è stata installata sul territorio comunale di Acerenza, a circa 4.8 km in direzione Ovest/NordOvest dal suo centro abitato. Il sistema di acquisizione, costituito da una torre tubolare strallata con bracci di supporto per i sensori, è stato configurato con n 5 sensori, dei quali: n 3 di velocità, calibrati, posizionati alle rispettive altezze di h=30, h=40 ed h=50 m sls, ognuno all estremità di un braccio orientato secondo la direzione 135/SudEst; n 2 di direzione, alle altezze rispettive di h=50 ed h=30 m sls, collocati su altrettanti bracci contrapposti a quelli di supporto dei sensori di velocità, ed orientati pertanto secondo la direzione 315/NordOvest. Tutti i sensori di velocità, modello NRG #40C, sono dotati di certificato di calibrazione, la cui copia è riportata in allegato. I sensori di direzione, anch essi prodotti dalla NRG Systems, sono del tipo a banderuola, modello #200P. Il logger di acquisizione dati è il modello Nomad2, prodotto dalla SecondWind, dotato di kit di trasmissione dati via modem GSM. Fig.4.1 Inquadramento satellitare stazione cod.#08142 LiFe rev.0 Pagina 9 di 65

10 La tabella seguente riporta la sintesi delle informazioni utili per la caratterizzazione del sistema e per la sua individuazione geografica; ulteriori dettagli inerenti il montaggio, il cablaggio e l avviamento, nonché la descrizione dei componenti elettronici e degli elementi costituenti la struttura della torre di sostegno, sono contenuti nella documentazione di riferimento emessa dalla società Adriatica Energia, incaricata per le attività di installazione e manutenzione del sistema di monitoraggio. Tale documentazione è comunque riportata in allegato al presente documento. LiFe rev.0 Pagina 10 di 65

11 CONFIGURAZIONE STAZIONE Codice #08142 Data Logger Modello SecondWind Nomad2 con kit GSM Codice #08142 Sensori Velocità n sensori n 3 (h=50 m, 40 m, 30 m sls) Modello NRG #40C calibrato NRG #40 calibrato NRG #40 calibrato Altezza dal suolo 50 m 40 m 30 m Identificativo sensore (serial nb.) Slope [m/s/hz] Offset Orientamento braccio di supporto sensore 135/SE 135/SE 135/SE Lunghezza braccio di supporto sensore 1.8 m 1.8 m 1.8 m Sensori Direzione n sensori direzione n 2 (h=50 m, 30 m sls) Modello NRG #200P Altezza dal suolo 50 m 30 m Origine orientamento sensore 0/Nord 0/Nord Orientamento braccio di supporto sensore 315/NO 315/NO Lunghezza braccio di supporto sensore 1.8 m 1.8 m PUNTO D INSTALLAZIONE Regione, Comune (Provincia) Basilicata, Acerenza (PZ) Località Mastro Festino Coordinate piane UTM/ed , Lg.E , Lt.N Coordinate piane UTM/wgs , Lg.E , Lt.N Coordinate piane Gauss/Boaga , Lg.E , Lt.N Coordinate geografiche UTM/wgs Altitudine 729 m slm LiFe rev.0 Pagina 11 di 65

12 4.2 Modalità di trattamento dei dati La stazione cod.#08142 non ha presentato alcuna anomalia di funzionamento durante la fase di monitoraggio del sito di Acerenza, ed i dati acquisiti sul periodo elaborato di 13.7 mesi sono caratterizzati dalla massima disponibilità pari al 100%. Il database è completo e disponibile come raccolta di dati grezzi giornalieri in formato [*.ndf]. La conversione è stata eseguita implementando i dati grezzi nel software di gestione del data logger, NomadDesktop v1.0.17, ed esportando il periodo elaborato come file di testo [*.csv]. Quindi i dati sono stati successivamente importati nel software di simulazione anemologica WAsP (Wind Atlas Analysis and Application Program) per l applicazione della routine OWC di elaborazione anemometrica. La velocità vento media annua, ponderata sui 13.7 mesi disponibili, è risultato essere pari a 5.57 m/s, per un altezza massima dal suolo pari ad h=50 m. Il seguente prospetto, ed i diagrammi delle serie temporali e di sintesi riportati di seguito, descrivono i risultati ottenuti dalle elaborazioni statistiche eseguite sull intero periodo di disponibilità. LiFe rev.0 Pagina 12 di 65

13 4.3 Sintesi elaborazioni statistiche ACQUISIZIONE DATI Periodo disponibile analizzato 10 giu lug 11 n mesi 13.7 n giorni 417 Frequenza di acquisizione 10 min ELABORAZIONI Velocità vento Altezza dal suolo sensori velocità h=50 m h=40 m h=30 m Eventi registrabili Eventi ammissibili Disponibilità di periodo 100% 100% 100% Copertura anno solare 114.1% 114.1% 114.1% Velocità vento media di periodo, misurata 5.54 m/s 5.26 m/s 5.08 m/s Velocità vento media annua, misurata 5.57 m/s 5.27 m/s 5.10 m/s Velocità vento media annua, Weibull 5.45 m/s 5.19 m/s 4.99 m/s Scostamento velocità, misurata/weibull +2.2% +1.4% +2.2% Coefficiente di scala, A Weibull 6.1 m/s 5.8 m/s 5.6 m/s Coefficiente di forma, k Weibull Coefficiente di wind shear (power law) Velocità vento media di periodo, estrapolata C wind shear = m/s (h=65 m sls) Direzione vento Altezza dal suolo sensori direzione h=50 m h=30 m Eventi registrabili Eventi ammissibili Disponibilità di periodo 100% 100% Copertura anno solare 114.1% 114.1% Settori a contenuto energetico più elevato Direzioni vento prevalente Direzioni principali velocità vento media di massima intensità da ONO a NNO (Maestrale) 56% da SSO a OSO (Libeccio) 27% da ONO a NNO (Maestrale) 37% da SSO a OSO (Libeccio) 24% NO (Maestrale) 7.97 m/s SO (Libeccio) 6.01 m/s LiFe rev.0 Pagina 13 di 65

14 4.4 Serie temporali dati velocità vento 25 Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Serie temporale dati velocità vento Periodo: 10 giu nov 10 Velocità vento [m/s] h=50 m sls Velocità vento [m/s] h=40 m sls Velocità vento [m/s] h=30 m sls Jun-10 1-Jul-10 1-Aug-10 1-Sep-10 1-Oct-10 1-Nov-10 LiFe rev.0 Pagina 14 di 65

15 25 Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Serie temporale dati velocità vento Periodo: 1 dic mag 11 Velocità vento [m/s] h=50 m sls Velocità vento [m/s] h=40 m sls Velocità vento [m/s] h=30 m sls Dec-10 1-Jan-11 1-Feb-11 1-Mar-11 1-Apr-11 1-May-11 LiFe rev.0 Pagina 15 di 65

16 25 Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Serie temporale dati velocità vento Periodo: 1 giu lug 11 Velocità vento [m/s] h=50 m sls Velocità vento [m/s] h=40 m sls Velocità vento [m/s] h=30 m sls Jun-11 1-Jul-11 1-Aug-11 1-Sep-11 1-Oct-11 1-Nov-11 LiFe rev.0 Pagina 16 di 65

17 Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Serie temporale dati direzione vento Periodo: 10 giu nov 10 h=50 m h=30 m Direzione vento [deg] Jun-10 1-Jul-10 1-Aug-10 1-Sep-10 1-Oct-10 1-Nov Periodo: 1 dic mag 11 h=50 m h=30 m Direzione vento [deg] Dec-10 1-Jan-11 1-Feb-11 1-Mar-11 1-Apr-11 1-May-11 LiFe rev.0 Pagina 17 di 65

18 Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Serie temporale dati direzione vento Periodo: 1 giu lug 11 h=50 m h=30 m Direzione vento [deg] Jun-11 1-Jul-11 1-Aug-11 1-Sep-11 1-Oct-11 1-Nov-11 LiFe rev.0 Pagina 18 di 65

19 4.5 Statistiche mensili velocità vento Altezza dal suolo sensore velocità h=50 m h=40 m h=30 m Periodo mensile Dati Acqu.li Dati Amm.li Disp.tà [%] V media [m/s] Dati Amm.li Disp.tà [%] V media [m/s] Dati Amm.li Disp.tà [%] V media [m/s] Giu % % % 5.53 Lug % % % 4.96 Ago % % % 4.79 Set % % % 5.04 Ott % % % 4.76 Nov % % % 5.06 Dic % % % 5.79 Gen % % % 3.85 Feb % % % 5.80 Mar % % % 5.58 Apr % % % 5.54 Mag % % % 5.20 Giu % % % 4.92 Lug % % % 4.55 Totale Media (di periodo) 100.0% % % 5.08 Altezza dal suolo sensore velocità h=50 m h=40 m h=30 m Periodo annuo Dati Acqu.li Dati Amm.li Disp.tà [%] V media [m/s] Dati Amm.li Disp.tà [%] V media [m/s] Dati Amm.li Disp.tà [%] V media [m/s] Giu10 Mag % % % 5.14 Lug10 Giu % % % 5.10 Ago10 Lug % % % 5.07 Media (annua) % % % 5.10 LiFe rev.0 Pagina 19 di 65

20 Velocità vento media mensile [m/s] Giu 10 Lug 10 Ago 10 Set 10 Ott 10 3 Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Andamento mensile velocità vento Periodo: 10 giu lug 11 Legenda Altezza sensore velocità h=50 m h=40 m h=30 m Nov 10 Dic Gen 11 Feb 11 Mar 11 Apr 11 Mag 11 Giu 11 Lug 11 LiFe rev.0 Pagina 20 di 65

21 Analisi di dettaglio dati non disponibili Prospetto calendariale eventi mancanti con frequenza 10 min Sensore di velocità ad altezza h=50 m sls (calibrato) Mese Giorno Giu Perdita dati Ass. % % Lug % Ago % Set % Ott % Nov % Dic % Gen % Feb % Mar % Apr % Mag % Giu % Lug % Sensore di velocità ad altezza h=40 m sls (calibrato) Idem come sopra (nessuna perdita dati) Sensore di velocità ad altezza h=30 m sls (calibrato) Idem come sopra (nessuna perdita dati) Sensore di direzione ad altezza h=50 m sls Idem come sopra (nessuna perdita dati) Sensore di direzione ad altezza h=40 m sls Idem come sopra (nessuna perdita dati) LiFe rev.0 Pagina 21 di 65

22 4.6 Wind shear La disponibilità di acquisizioni a diverse altezze dal suolo consente di stimare il coefficiente di wind shear locale, ovvero il che parametro caratterizza l andamento del profilo di strato limite atmosferico della velocità vento rispetto al suolo, come definito dalla legge delle potenze, riportata di seguito: essendo: V h0 = V href * (h 0 /h ref ) α α = coefficiente di wind shear; V h0 = velocità vento ad altezza h=h 0 sls; V href = velocità vento ad altezza di riferimento h=h ref sls. Come altezza di riferimento è stata assunta h ref =50 m, con una velocità: V href = 5.57 m/s che identifica la media rappresentativa del periodo di monitoraggio, dal 10 giu 10 al 31 lug 11. Il coefficiente α che meglio interpola i valori di velocità vento media registrati alle due altezze di monitoraggio in contemporaneità di acquisizione, risulta essere pari a Attraverso tale diagramma è possibile estrapolare il dato di velocità vento sulla posizione anemometrica ad un altezza superiore a quella massima di acquisizione, ovvero a quella del mozzo di una potenziale turbina eolica di prevista installazione. Il risultato di 5.86 m/s è stato ottenuto per h=65 m sls, valore prescelto per la configurazione dell altezza torre delle turbine LTW77/850 KW la cui installazione è prevista in sito. LiFe rev.0 Pagina 22 di 65

23 100 Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Wind Shear Estrapolazione andamento profilo di strato limite atmosferico Periodo: 10 giu lug 11 (anno tipo) Legenda Dato anemometrico Estrapolazione Power Law C ws = V h=86 m =6.20 m/s (estrapolato) Altezza rispetto al suolo [m] V h=65 m =5.86 m/s (estrapolato) V=5.57 m/s V=5.27 m/s V=5.10 m/s Velocità vento [m/s] LiFe rev.0 Pagina 23 di 65

24 4.7 Distribuzioni azimuthali velocità vento I diagrammi azimuthali, elaborati considerando dati di velocità e direzione alla medesima altezza dal suolo, mostrano la distribuzione delle acquisizioni anemometriche in funzione dei principali settori di provenienza del vento. Tutte le elaborazioni sono state eseguite adottando una discretizzazione su 16 settori. La Rosa dei venti, o diagramma azimuthale della distribuzione delle frequenze di occorrenza della velocità vento, è stata associata alla nube dei dati anemometrici elaborati e riportati in coordinate polari. Per la coppia di sensori velocità/direzione ad altezza h=50 m sls, è stata inoltre calcolata la relativa tabella climatologica che riporta, in funzione dei 16 settori di provenienza del vento, oltre alla distribuzione normalizzata a mille degli eventi per ciascuna direzione, i valori dei principali parametri anemologici caratterizzanti il regime di ventosità, ovvero: V = Velocità vento [m/s]; A = Coefficiente di scala di Weibull [m/s]; k = Coefficiente di forma di Weibull; E = Contenuto energetico della vena fluida [W/m 2 ]; Freq = Frequenza di occorrenza della velocità vento. Un altro diagramma significativo è quello che riporta la distribuzione statistica di Weibull, ovvero la curva teorica interpolante l istogramma di distribuzione delle frequenze di occorrenza sperimentali dei valori misurati di velocità vento, discretizzati in classi di intervalli regolari pari a 1 m/s. Tale andamento è univocamente determinato attraverso il calcolo dei due parametri di Weibull, A e k, riportati sulle tabelle di sintesi. LiFe rev.0 Pagina 24 di 65

25 Stazione #08142 Tabella climatica annua, h=50 m sls Tramontana Greco Levante Scirocco Ostro Libeccio Ponente Maestrale Direzione Settore N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSO SO OSO O ONO NO NNO Tutti Bin A Weibull k Weibull V media E Freq LiFe rev.0 Pagina 25 di 65

26 25 Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Distribuzione velocità vento per settori di provenienza Altezza sensori: h=50 m sls Periodo: 10 giu lug Velocità vento [m/s] N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSO SO OSO O ONO NO NNO Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Rosa dei Venti Distribuzione azimuthale intensità e frequenza di occorrenza velocità vento Altezza sensori: h=50 m sls Periodo: 10 giu lug 11 (anno tipo) N NNO NNE NO NE ONO ENE O E OSO ESE SO SE SSO S SSE Frequenza di occorrenza [%] Intensità [m/s] 0% 3.5% 7% 10.5% 14% 17.5% LiFe rev.0 Pagina 26 di 65

27 25 Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Distribuzione velocità vento per settori di provenienza Altezza sensori: h=30 m sls Periodo: 10 giu lug Velocità vento [m/s] N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSO SO OSO O ONO NO NNO Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Rosa dei Venti Distribuzione azimuthale intensità e frequenza di occorrenza velocità vento Altezza sensori: h=30 m sls Periodo: 10 giu lug 11 (anno tipo) N NNO NNE NO NE ONO ENE O E OSO ESE SO SE SSO S SSE Frequenza di occorrenza [%] Intensità [m/s] 0% 3.5% 7% 10.5% 14% 17.5% LiFe rev.0 Pagina 27 di 65

28 Stazione #08142 Distribuzione di Weibull, h=50 m sls Vmedia [m/s] Frequenza di occorrenza [%] sperimentale Weibull Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Diagramma di WEIBULL Altezza sensore velocità: h=50 m sls Periodo: 10 giu lug 11 (anno tipo) Frequenza di occorrenza [%] Legenda Frequenza di occorrenza Curva di Weibull A W = 6.11 m/s k W = 1.70 V avg = 5.45 m/s (Weibull) V avg = 5.57 m/s (misurata) Velocità vento [m/s] LiFe rev.0 Pagina 28 di 65

29 4.8 Potenza specifica vena fluida Dall analisi dei risultati ottenuti si evince come la quasi totalità del potenziale eolico presente sull area di monitoraggio, pari all 82% del totale, è attribuibile ai venti occidentali di Maestrale e Libeccio, con una duplice distribuzione centrata sulle direzioni principali di provenienza NordOvest e SudOvest, che contribuiscono rispettivamente nella misura del 56% e del 27% alla quantità di energia complessivamente disponibile in sito. La frequenza di occorrenza presenta una distribuzione qualitativamente confrontabile a quella dell energia, anche se maggiormente distribuita sui settori interessati, non evidenziandosi in questo caso componenti di picco per le due direzioni prevalenti NO e SO. Il diagramma seguente riporta, in funzione dei 16 settori di provenienza del vento analizzati, la distribuzione della velocità vento media e la relativa frequenza di occorrenza. L elaborazione di queste informazioni consente di calcolare il livello di potenza specifica della vena fluida per ciascuna delle direzioni, e quindi di individuare i settori a contenuto energetico più elevato che interessano l area di monitoraggio. Tale informazione è estremamente utile in fase di ottimizzazione della disposizione in sito delle turbine eoliche d impianto. Lo stesso diagramma è esplicitato e riportato anche come rosa energetica, ovvero come distribuzione azimuthale della potenza specifica in funzione dei 16 settori di provenienza di vento. LiFe rev.0 Pagina 29 di 65

30 Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Rosa energetica vena fluida Distribuzione azimuthale velocità vento media e potenza specifica Altezza sensori: h=50 m sls Periodo: 10 giu lug 11 (anno tipo) N NNO NNE NO NE ONO ENE O OSO E ESE SO SE SSO Frequenza di occorrenza [%] Potenza specifica [W/m 2 ] Velocità vento media [m/s] SSE S 0% 3.5% 7% 10.5% 14% 17.5% LiFe rev.0 Pagina 30 di 65

31 Stazione #08142 Distribuzione per settori potenza specifica, h=50 m sls Direzione Settore Vento Vmedia [m/s] Frequenza di occorrenza Potenza specifica [W/m 2 ] assoluta percentuale 0 N Tramontana % % 22.5 NNE % % 45 NE Greco % % 67.5 ENE % % 90 E Levante % % ESE % % 135 SE Scirocco % % SSE % % 180 S Ostro % % SSO % % 225 SO Libeccio % % OSO % % 270 O Ponente % % ONO % % 315 NO Maestrale % % NNO % % Totali / Medie % % Regione BASILICATA - Acerenza (PZ) Stazione anemometrica #08142 Potenza specifica vena fluida Diagramma di distribuzione per settori di provenienza Altezza sensori: h=50 m sls Periodo: 10 giu lug 11 (anno tipo) Potenza specifica vena fluida [W/m 2 ] Frequenza di occorrenza Velocita' vento media di periodo [m/s] Legenda Velocità vento media Frequenza di occorrenza Potenza specifica vena fluida N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSO SO OSO O ONO NO NNO 6 Direzione vento LiFe rev.0 Pagina 31 di 65

32 5 Simulazione anemologica WAsP 5.1 Modellazione orografica area di studio E stato realizzato un modello orografico digitale che descrive l andamento altimetrico dell area geografica interessata dalla simulazione del campo di vento. Il modello ricopre una superficie pari a circa 20 x 20 km 2, che si estende fino a coprire una distanza pari ad almeno 10 km dal punto d installazione della stazione cod.# Il terreno è stato modellato interpolando i dati altimetrici ricavabili dal database satellitare SRTM3 (Shuttle Radar Topography Mission), che garantisce una risoluzione massima di 90 m in longitudine e latitudine. Il file vettoriale delle isoaltimetriche, disponibile nel formato [*.map], è stato utilizzato come input per la simulazione del regime anemologico sul sito, eseguita con il codice di calcolo WAsP V12.0. E stato applicato un valore costante del coefficiente di rugosità superficiale del terreno, pari a z 0 =0.03, per la definizione della morfologia territoriale di base, caratterizzata da un orografia con pochi alberi e case sparse. Fig. 5.1 Altimetria modello orografico digitale per simulazione WAsP12.0 LiFe rev.0 Pagina 32 di 65

33 5.2 Modellazione del vento L Atlante del vento geostrofico dell area è stato calcolato, preventivamente all avvio della simulazione, implementando l insieme di dati anemometrici registrato dalla stazione cod. #08142, che dispone di 13.7 mesi di acquisizioni valide alle rispettive altezze di 50, 40 e 30 m sls. Sono stati ovviamente selezionati i dati acquisiti dalla coppia di sensori velocità/direzione posizionata alla massima altezza da terra, h=50 m sls, in quanto la meno perturbata da effetti orografici locali. E stato implementato il periodo di monitoraggio, pari ad un anno solare, intercorrente dal 1 lug 10 al 30 giu 11, la cui media annua di 5.57 m/s, registrata ad altezza h=50 m sls, coincide con la media delle medie mobili annue rappresentativa dell intero periodo analizzato di 13.7 mesi. Il prospetto seguente, definito come Wind Atlas, descrive la distribuzione discreta della velocità del vento imperturbato estrapolato da WAsP per 5 diverse altezze dal suolo e per 5 valori di rugosità superficiale del terreno. WAsP Wind Atlas Classe di rugosità z Altezza dal suolo [m] 10 m U [m/s] m U [m/s] m U [m/s] m U [m/s] m U [m/s] Generato l Atlante di vento, WAsP consente di calcolare i principali parametri di ventosità (velocità, parametri di Weibull, etc.) per una serie di punti individuati dai nodi di una griglia rettangolare, di assegnata lunghezza di maglia, associata alla zona del modello orografico di cui si vuole studiare il campo di vento. Il risultato può essere visualizzato attraverso una mappa di curve isoparametriche, interpolanti i valori nodali della griglia. Le zone a diverso potenziale eolico, delimitate da tali curve, possono pertanto essere evidenziate associandole ad una scala cromatica di intensità, definibile in funzione della tipologia di grandezza anemologica della quale si intende rappresentare la distribuzione territoriale. LiFe rev.0 Pagina 33 di 65

34 Per la mappatura delle curve isovento sull area è stato utilizzato un passo di griglia dei nodi di calcolo pari a 10 m in longitudine e latitudine, ed un area di simulazione il cui perimetro si estende fino a coprire un raggio di almeno 1000 m da ciascuna delle posizioni turbina. La simulazione di estrapolazione della velocità vento è stata eseguita ad h=65 m di altezza rispetto al suolo, corrispondente alla massima altezza del mozzo rotore del modello di turbina implementato per l analisi di producibilità. Fig. 5.2 Diagrammi polari di producibilità e perdita per scia su mappa eolica della velocità vento ad altezza h=65 m sls, scala da 3.58 m/s a 6.63 m/s LiFe rev.0 Pagina 34 di 65

35 6 Analisi di producibilità 6.1 Configurazione impianti La configurazione dei sei impianti è stata proposta dal Cliente, che ha curato la disposizione delle turbine sulla base delle informazioni derivanti dall elaborazione dei dati di vento acquisiti in sito, nonchè dell integrazione dei vincoli di natura amministrativa e/o progettuale, il cui rispetto consente il corretto inserimento territoriale dell impianto. Il modello di turbina selezionato, Leitwind LTW77/850 KW, è stato configurato con un altezza torre, misurata al mozzo rotore, pari a h=65 m sls. La tabella seguente riporta, in forma puntuale, le posizioni considerate per i calcoli di producibilità dei singoli impianti. Turbina # Sistema di coordinate piane UTM-wgs84 Lg.E [m] Lt.N [m] Altitudine [m] T1-Win T2-Tol T3-Win T4-Met T5-Tyk T6-Edi Altitudine media d installazione 768 Tab. 6.1 Dislocazione turbine analizzate Le raccomandazioni progettuali inerenti la disposizione delle turbine d impianto, oggi normalmente accettate sia dagli enti certificatori che dai costruttori di macchine, che prescrivono una distanza reciproca minima tra due turbine adiacenti pari ad almeno tre diametri di rotore nella direzione ortogonale a quella di provenienza dei venti dominanti, e di cinque/sei diametri in quella ad essa parallela, sono sufficientemente rispettate, essendo la minima distanza rilevata pari a 3.32 diametri di rotore. Per quanto riguarda la direzione di provenienza prevalente del vento, uno dei settori interessati (Ovest/270) induce LiFe rev.0 Pagina 35 di 65

36 livelli medi di perdite per scia più sensibili sulle turbine T3 e T5. Per tali turbine, il costruttore potrebbe suggerire l installazione di un dispositivo tipo wind sector management, per evitare eventuali criticità, durante la fase di esercizio, legate alla turbolenza indotta da un sensibile livello d interferenza aerodinamica. Nel caso degli impianti di Acerenza, che prevedono turbine con diametro di rotore pari a 77 m, la distanza d interasse minima tra due macchine non deve mai scendere al di sotto di 3D=3*77 m=231 m. Il prospetto seguente riporta le distanze reciproche d interasse tra le turbine analizzate, quantificate in termini assoluti e di diametri di rotore: Turbina cod.# Sistema di coordinate piane UTM-wgs84 Lg.E [m] Lt.N [m] Turbina più prossima Distanza reciproca assoluta [m] n diametri di rotore T1-Win T3-Win T2-Tol T6-Edi T3-Win T5-Tyk T4-Met T3-Win T5-Tyk T3-Win T6-Edi T5-Tyk Tab. 6.2 Distanze reciproche d interasse turbine analizzate Come si può evincere dall esame della tabella Tab. 6.2, tutte le turbine rispettano il requisito di distanza reciproca, da quella più prossima, superiore alla minima ammissibile di 231m. LiFe rev.0 Pagina 36 di 65

37 6.2 Aerogeneratori La turbina considerata per il calcolo di stima della producibilità media annua d impianto è il modello LTW77/850 KW, prodotto dalla società di Bolzano Leitwind srl. Macchina di media taglia, tripala a velocità variabile e controllo di potenza/coppia attraverso la regolazione del passo delle pale, la LTW77/850 KW è caratterizzata da un diametro di rotore pari a 77 m, mentre l altezza mozzo prescelta, tra quelle disponibili dalle configurazioni standard del produttore, è pari a 65 m sls. Le tabelle seguenti riportano una sintesi delle caratteristiche tecniche del modello di turbina simulata, unitamente alle curve di potenza e di coefficiente di spinta implementate per i calcoli di producibilità. Queste sono state fornite direttamente dalla Casa costruttrice, che ne cura l emissione. I dati sono disponibili in funzione della velocità vento al mozzo, con step 0.5 m/s, per la sola densità dell aria al livello del mare, pari a kg/m 3. Le curve sono state corrette per l applicazione ad altitudini d installazione variabili da 691 (T2-Tol) a 825 m slm (T1-Win), interpolandone l andamento per ciascuna delle macchine simulate, per valori di densità dell aria oscillanti rispettivamente tra e kg/m 3. LiFe rev.0 Pagina 37 di 65

38 Leitwind LTW77/850 kw - Caratteristiche tecniche Costruttore Modello Numero pale 3 Potenza nominale [kw] 850 Leitwind Diametro rotore [m] 76.6 Area spazzata [m 2 ] 4608 Velocità vento [m/s]: avvio (cut-in) nominale (rated) stacco (cut-out) LTW77/850 kw Giri rotore [rpm] 18 Regolazione potenza Freni Generatore Tensione [V] 690 Frequenza [Hz] 50/60 Tipologia torre Altezza mozzo [m] Classe IEC Variazione indipendente passo pale e variazione velocità del rotore Primario Aerodinamico, variazione passo pale Secondario Elettrico, con sistema idraulico di blocco del rotore Direct drive, sincrono a magneti permanenti tubolare 61.5 m, 65 m (selezionato), 80 m IIA / IIIA LiFe rev.0 Pagina 38 di 65

39 Leitwind LTW77/850 KW - Curve di Performance (rif. Doc. n WR00589/R1 Power curve LTW77_0.85_IIA_LM37.3P2_HH65 - LEITWIND, 12/11/2013) Velocità vento [m/s] Potenza elettrica [kw] Coefficiente di Spinta [-] Alt.=0 m slm aria=1.225 kg/m 3 Alt.=0 m slm aria=1.225 kg/m LiFe rev.0 Pagina 39 di 65

40 Progetto per l installazione di sei turbine eoliche isolate 6.3 Producibilità annua di breve periodo La stima della resa energetica per i sei impianti è stata eseguita attraverso il calcolo della producibilità per ciascuna delle turbine analizzate, considerando la dislocazione territoriale fornita dal Cliente e la configurazione che prevede l adozione del modello di turbina Leitwind LTW77/850 KW, nella versione con altezza torre h=65 m sls. La velocità vento su ogni posizione, estrapolata alla relativa altezza mozzo, è stata calcolata attraverso l applicazione WAsP dell atlante di vento ottenuto dall implementazione del set di dati annui rappresentativo dell intero periodo di monitoraggio disponibile, dal 10 giu 10 al 31 lug 11. Per il calcolo della resa energetica, al netto delle perdite per effetto scia da interferenza aerodinamica, è stata applicata, secondo un modello conservativo di scia, una costante k di decadimento (wake decay constant) pari a: k = 0.5/ln(hmozzo/ z0) essendo h l altezza del mozzo da terra espressa in m, e z0 la rugosità superficiale che caratterizza il sito. Sta. cod.#08142 T2-Tol T4-Met T5-Tyk T3-Win T6-Edi T1-Win Fig. 6.3 Diagramma polare puntuale di producibilità e perdita per scia su modello DTM LiFe rev.0 Pagina 40 di 65

41 Il prospetto analitico seguente, corredato dei dati di input utilizzati per le simulazioni WAsP, riporta i risultati delle elaborazioni di producibilità di breve periodo, calcolate al lordo ed al netto delle scie per interferenza aerodinamica. La tabella Tab. 6.6 sintetizza i risultati inerenti la sola producibilità, calcolati sul breve periodo, includendo anche le perdite fisse d impianto riportate in Tab.6.5. Risultati simulazione WAsP v.12.0 Anemometro di simulazione Cod. #08142, h=50 m sls Coordinate stazione anemometrica UTM-wgs84: Lg.E, Lt.N n turbine simulate 6 Modello turbina Leitwind LTW77/850 KW Altezza mozzo [m] 65 Densità dell'aria di riferimento [kg/m 3 ] Variabile tra e kg/m 3 Potenza nominale unitaria [kw] 850 Potenza nominale complessiva impianti [MW] 5.1 Producibilità lorda [GWh/a] Perdite per effetto scia 5.0% Producibilità netta (scie) [GWh/a] Perdite fisse impianto 6.4% Producibilità netta (totale) [GWh/a] Ore equivalenti medie unitarie [MWh/MW/a] 2745 Capacity factor 31.0% Wtg # Lg.E Lt.N (UTM-wgs84) Altitudine A k U AEP lorda Perdite Scia AEP Netta (Scie) (UTM-wgs84) [m] [m] [m] [m/s] [m/s] [GWh/anno] [%] [GWh/anno] T1-Win T2-Tol T3-Win T4-Met T5-Tyk T6-Edi Media % Max % Min % Totale Tab Risultati simulazioni WAsP di producibilità d impianto, n 6 LTW77/850 kw, hmozzo=65 m (Breve periodo) LiFe rev.0 Pagina 41 di 65

42 6.4 Perdite aggiuntive d impianto La producibilità calcolata da WAsP non tiene conto delle perdite aggiuntive legate a fattori indipendenti dalle potenzialità eoliche del sito e dalle caratteristiche di performance del modello di turbina adottato. I valori assunti per la stima di tali perdite, esprimibili in percentuale dell energia prodotta al netto delle scie, sono riportati sulla tabella seguente, ciascuno in corrispondenza dell effetto considerato. I coefficienti di perdita sono stati applicati ai risultati di producibilità, già calcolati al netto delle scie, in termini assoluti e di ore di funzionamento medie annue unitarie a potenza nominale, e le relative producibilità riportate in Tab Fattore di perdita impianto Perdita [%] Perdite elettriche d impianto 3.0% Indisponibilità di macchina per manutenzione ordinaria e/o straordinaria 3.0% Ghiaccio e/o Depositi sulle pale 0.5% Totale 6.4% Tab. 6.5 Stima perdite fisse d impianto Wtg # AEP lorda Perdite Scia Perdite Impianto AEP Netta Ore equivalenti unitarie Capacity factor (totale) [GWh/anno] [%] [%] [GWh/anno] [MWh/MW] [%] T1-Win % 6.4% % T2-Tol % 6.4% % T3-Win % 6.4% % T4-Met % 6.4% % T5-Tyk % 6.4% % T6-Edi % 6.4% % Media % 6.4% % Max % 6.4% % Min % 6.4% % Totale Tab Sintesi risultati producibilità impianti con perdite fisse aggiuntive (Breve periodo) LiFe rev.0 Pagina 42 di 65

43 7 Analisi di lungo periodo 7.1 Metodologia MCP (measure, correlate, predict) La resa energetica d impianto, calcolata sulla base dei dati di vento acquisiti durante il periodo di monitoraggio ( breve periodo ), non è realmente rappresentativa delle effettive potenzialità eoliche medie del sito, identificabili come quelle maggiormente attendibili in proiezione durante il futuro periodo di esercizio dell impianto. Il vento sul sito è infatti soggetto a variazioni interannue della sua velocità media, e quella registrata durante l anno rappresentativo del periodo di monitoraggio ( anno tipo ) potrebbe eventualmente sottostimare o sovrastimare l andamento medio del regime anemologico su base pluriennale, che caratterizza il livello di energia eolica mediamente disponibile sul sito. La quantificazione di tale livello ed il relativo confronto con la resa energetica calcolata sul breve periodo, consente di effettuare le eventuali correzioni a quest ultima per conferirle un maggior grado di attendibilità in fase di certificazione della potenzialità energetica di riferimento dell impianto. Le fasi che caratterizzano tale analisi, denominata di lungo periodo, sono sintetizzate dalle tre seguenti attività, che si rifanno all applicazione del metodo MCP (measure, correlate, predict): 1. Measure: raccolta ed elaborazione dei dati registrati da una stazione meteo che ha monitorato in passato, ed ha continuato a monitorare in contemporaneità alla stazione in sito, la velocità e la direzione vento su una località sufficientemente prossima all area di prevista installazione dell impianto; 2. Correlate: ricerca e definizione di un legame di correlazione di grado sufficiente tra i due database anemometrici, di breve (stazione in sito) e di lungo (stazione storica) periodo, in contemporaneità di acquisizione; 3. Predict: correzione del regime anemologico di breve periodo ed estrapolazione a lungo periodo attraverso l applicazione della legge di correlazione individuata. LiFe rev.0 Pagina 43 di 65

44 7.2 Stazione meteorologica di riferimento La fonte di dati storici per l estrapolazione di lungo periodo è stata individuata nel database satellitare MERRA (acronimo di Modern Era Retrospective analysis for Research and Applications). Il nodo della rete geografica MERRA più vicino alla posizione della stazione di breve periodo #08142 di Acerenza è stato individuato nel punto di coordinate geografiche decimali Long.E e Lat.N, espresse nel sistema UTM/wgs84. La base dati utilizzata copre il periodo di disponibilità che intercorre tra Gen 81 e Dic 17, pari a 37 anni. La tabella Tab. 7.2 riportata di seguito mostra, per il periodo considerato, i valori delle velocità vento medie mensili ed annue, così come disponibili dal database, accessibile via web all indirizzo del sito dedicato NASA Prediction Of Wordwide Energy Resources In grassetto, sempre sulla stessa tabella, sono evidenziate le medie mensili correlabili, in contemporaneità di acquisizione, con quelle registrate dalla stazione #08142 di Acerenza, durante la fase di monitoraggio intercorsa tra Giu 10 e Lug 11. Distanza reciproca stazioni in sito (#08142) - storica (Merra E16.0_N41.0): 22.5 km in linea d aria Fig. 7.1 Inquadramento satellitare nodo MERRA E16.0_N41.0 LiFe rev.0 Pagina 44 di 65

45 Database satellitare MERRA, nodo E16.0_N41.0 Velocità vento media [m/s] ad altezza h=50 m sls Anno/Mese Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Annua Tab. 7.2 Dati storici di lungo periodo disponibili per posizione nodo MERRA E16.0_N41.0 LiFe rev.0 Pagina 45 di 65

46 7.3 Correlazione di breve periodo Per verificare il grado di correlabilità della stazione di riferimento con la stazione di monitoraggio in sito cod. #08142 è stato considerato il periodo ammissibile di contemporaneità di acquisizione, che intercorre dal 1 lug 10 al 31 lug 11. Per tale periodo sono state elaborate 13 coppie di valori di velocità vento media mensile, disponibili per entrambi i database all altezza dal suolo di h=50 m., e quindi correlate individuando una regressione lineare la cui legge è descritta dall espressione seguente: V mm (#08142), h50m = * V mm (Merra), h50m Il legame tra le due velocità vento è garantito da un sufficiente livello di interdipendenza, comprovato dal valore del coefficiente di correlazione R 2, che risulta essere pari a I diagrammi seguenti riportano rispettivamente: l andamento delle medie mensili disponibili per entrambe le stazioni; la retta di regressione lineare che lega le relative velocità vento medie mensili. Questi valori sono inoltre riportati sulla tabella seguente: Periodo Velocità vento, media mensile, h=50 m sls [m/s] Merra (Nodo E16.0_N41.0) Acerenza (cod.#08142) Lug Ago Set Ott Nov Dic Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Tab. 7.3 Velocità medie mensili per correlazione di Breve periodo LiFe rev.0 Pagina 46 di 65

47 8 Acerenza - Stazione #08142 Velocità vento, h=50 m sls (medie mensili) Correlazione di breve periodo: Lug Lug 2011 Velocità vento, media mensile [m/s] Lug 10 Ago 10 Set 10 Ott 10 Nov 10 Dic 10 Gen 11 Feb 11 Mar 11 Apr 11 Mag 11 Giu 11 Lug 11 Periodo Monitoraggio # h=50 m Nodo Merra E16.0_N h=50 m Fig. 7.4 Andamento medie mensili velocità correlate su Breve periodo Velocità vento, media mensile (#08142), h=50 m sls [m/s] Acerenza - Stazione #08142 Velocità vento, h=50 m sls (medie mensili) Correlazione di breve periodo: V mm (#08142) = V mm (MERRA) R² = Velocità vento, media mensile (MERRA), h=50 m sls [m/s] Fig. 7.5 Regressione lineare tra velocità vento medie mensili correlate sul Breve periodo LiFe rev.0 Pagina 47 di 65

48 7.4 Estrapolazione di lungo periodo Applicando la legge di regressione alla media annua di lungo periodo registrata dalla stazione meteorologica storica di riferimento, è possibile risalire alla velocità vento media annua in sito, stimata sul lungo periodo. Il prospetto seguente definisce i legami sopradescritti: Velocità vento media annua [m/s] Periodo Database satellitare MERRA (nodo N41.0_E16.0) Acerenza (PZ) Stazione #08142 h=50 m h=50 m (altezza anemometro) h=65 m (altezza mozzo) Wind shear=0.196 Breve periodo (9 giu 10/31 lug 11, 13.7 mesi) 5.52 m/s 5.57 m/s (valore misurato) 5.86 m/s (calcolata con power law da valore misurato BP ad h=50 m sls) Lungo periodo (gen 81 / dic 17, 37 anni) 5.56 m/s 5.60 m/s (media valori mensili estrapolati pari a +0.6%) 5.90m/s (calcolata con power law da valore estrapolato LP ad h=50 m sls) Tab. 7.6 Confronto velocità vento media annua di Breve/Lungo periodo su posizione stazione #08142 La velocità vento media annua di lungo periodo disponibile in corrispondenza del nodo MERRA E16.0_N41.0, pari a 5.56 m/s, è stata calcolata ponderando le velocità vento medie mensili sull intero database disponibile, corrispondente ad un periodo di 37 anni, con disponibilità pari al 100%. La velocità vento di breve periodo, calcolata per la stessa posizione in contemporaneità di acquisizione all intervallo temporale annuo del monitoraggio in sito, fornisce un risultato pari a 5.52 m/s, che differisce da quello di lungo periodo nella misura di circa -0.8%. Applicando la legge di estrapolazione della velocità su Acerenza in funzione delle medie disponibili dal database storico, si è calcolata una velocità di lungo periodo in sito, ad altezza h=50 m, pari a 5.60 m/s, più elevata nella percentuale dello 0.6% circa rispetto a quella di breve periodo di 5.57 m/s. LiFe rev.0 Pagina 48 di 65

49 Tale risultato, in ogni caso molto prossimo al dato acquisito in fase di monitoraggio, e coerente con l omologa variazione sulla posizione geografica dei dati storici, sarà assunto come riferimento per la media annua di lungo periodo, ed estrapolato ad altezza mozzo h=65 m attraverso il coefficiente di wind shear sperimentale di 0.196, ottenendo il valore di riferimento di 5.90 m/s. E questa, pertanto, la velocità vento media annua di lungo periodo ad altezza mozzo h=65 m, in corrispondenza della stazione anemometrica in sito # Calibrando la modellazione WAsP in funzione della media estrapolata attesa di lungo periodo, sono stati calcolati i relativi valori di producibilità per le sei posizioni turbina attesi sul lungo periodo. I risultati ottenuti vengono indicati con la sigla P50, in quanto rappresentano il dato di producibilità che possiede il 50% di probabilità di essere raggiunto o superato durante 12 mesi consecutivi di esercizio dell impianto, una volta realizzato. Tale valore è riportato sulla tabella sintetica Tab. 7.9, che riassume tutti i risultati Acerenza - Stazione #08142 Velocità vento, h=50 m sls (media annua mobile su base mensile) Estrapolazione andamento di lungo periodo: Velocità vento media annua [m/s] g-81 g-82 g-83 g-84 g-85 g-86 g-87 g-88 g-89 g-90 g-91 g-92 g-93 g-94 g-95 g-96 g-97 g-98 g-99 g-00 g-01 g-02 g-03 g-04 g-05 g-06 g-07 g-08 g-09 g-10 g-11 g-12 g-13 g-14 g-15 g-16 g-17 Periodo Monitoraggio # h=50 m Estrapolazione # h=50 m Nodo MERRA E16.0_N h=50m Fig. 7.7 Andamento media mobile annua della velocità vento su posizioni correlate (Lungo periodo) LiFe rev.0 Pagina 49 di 65

50 Acerenza - Stazione #08142 Velocità vento, h=50 m sls (media annua discreta) Estrapolazione andamento di lungo periodo: V ma, BP = 5.57 [m/s] V ma, LP = 5.60 [m/s] Velocità vento media annua [m/s] Periodo Lungo periodo: Breve periodo (monitoraggio): Fig. 7.8 Confronto Breve/Lungo periodo velocità vento media annua su posizione stazione in sito #08142 N 6 impianti da n 1 turbina ciascuno modello Leitwind LTW77/0.85 kw Altezza mozzo h=65 m sls Breve periodo (giu 10/lug 11) Resa energetica media annua (al netto di tutte le perdite) Lungo periodo, P50 (gen 81/dic17) Turbina/Impianto # Assoluta [GWh/anno] Ore equivalenti unitarie [MWh/MW] Assoluta [GWh/anno] Ore equivalenti unitarie [MWh/MW] T1-Win T2-Tol T3-Win T4-Met T5-Tyk T6-Edi Tab. 7.9 Confronto risultati di producibilità attesa, Breve/Lungo periodo LiFe rev.0 Pagina 50 di 65

51 8 Verifica di conformità al PIEAR Si riportano di seguito le verifiche eseguite per il controllo della rispondenza del progetto ai requisiti, inerenti gli aspetti legati all anemologia, emessi dalla Regione Basilicata e contenuti nell ultima revisione del PIEAR (Piano di Indirizzo Energetico Ambientale Regionale), emesso dal Consiglio Regionale e pubblicato sul Bollettino Ufficiale della Regione Basilicata in data Requisiti tecnici minimi Con riferimento al paragrafo dell Appendice A del PIEAR si evince dalle valutazioni di seguito riportate che il progetto è conforme a tutti i requisiti espressi ai 4 punti a), b), c) e d). a) Velocità vento media annua del sito ad altezza h=25 m sls non inferiore a 4.0 m/s. Per completezza si riportano i valori di velocità vento media annua, di breve e di lungo periodo, simulate in corrispondenza della posizione anemometrica e delle sei posizioni turbina. L estrapolazione verticale a 25 m sls è stata eseguita attraverso l applicazione del codice di simulazione WAsP v Il valore minimo calcolato, ad altezza h=25 m sls, è pari a 4.79 m/s > 4.0 m/s, sulla posizione turbina T2-Tol (Breve periodo). Posizione geografica Sistema di coordinate piane (UTM/wgs84) Lg.E [m] Lt.N [m] h=65 m (mozzo) Velocità vento media annua [m/s] Breve Periodo h=50 m (#08142) h=25 m (PIEAR) h=65 m (hub) Lungo Periodo h=50 m (#08142) h=25 m (PIEAR) # T1-Win T2-Tol T3-Win T4-Met T5-Tyk T6-Edi Tab. 8.1 Estrapolazione velocità vento media annua ad altezza h=25 m sls LiFe rev.0 Pagina 51 di 65

52 b) Ore equivalenti di funzionamento dell aerogeneratore non inferiori a 2000 ore. La producibilità media annua unitaria di lungo periodo, calcolata al netto di tutte le perdite in P50, ovvero con il 50% di probabilità che venga raggiunta o superata nell arco dei prossimi dieci anni, è riportata sulla tabella Tab. 7.9 per ciascuna delle posizioni turbina considerate. Il minimo valore raggiunge il livello di resa energetica media annua pari a 2602 MWh/MW sulla posizione T2-Tol, superiore alle 2000 ore equivalenti unitarie a regime nominale richieste come valore minimo ammissibile per macchina. c) Densità volumetrica di energia annua unitaria non inferiore a 0.2 kwh/(anno*m 3 ), come riportato nella formula seguente: E v = E 18 D 2 H 0.2 dove: E=resa energetica attesa dalla turbina [kwh/anno]; D=diametro del rotore [m] H=altezza totale dell aerogeneratore, somma del raggio del rotore e dell altezza da terra del mozzo [m] Assegnando ai parametri di calcolo i valori di progetto, ovvero: D=77 m H=(77/2)+65=103.5 m si ottengono i seguenti valori di densità volumetrica di energia, calcolati per ognuna delle posizioni turbina, e riportati in funzione della rispettiva resa energetica attesa in P50. Wtg AEP Densità volumetrica # [m/s] [kwh/a*m 3 ] T1-Win T2-Tol T3-Win T4-Met T5-Tyk T6-Edi Tab. 8.2 Calcolo densità volumetrica per singola turbina (Lungo periodo) LiFe rev.0 Pagina 52 di 65

53 d) Numero massimo di aerogeneratori: 30 Si tratta di sei impianti indipendenti costituiti ciascuno da una turbina, numero al di sotto di quello massimo consentito. 8.2 Requisiti anemologici Per quanto concerne i requisiti tecnici elencati al paragrafo dell Appendice A del PIEAR si conferma che questi sono soddisfatti, come può evincersi attraverso la lettura di questo documento. In particolare si conferma quanto segue: 1. Sul sito è stata installata una stazione anemometrica da 50 m di altezza, cod.#08142, il cui posizionamento rientra nel raggio d influenza di ciascuna delle turbine analizzate, ipotizzabile secondo le raccomandazioni MEASNET in 2 km per aree ad orografia complessa, e 10 km per zone pianeggianti prive di ostacoli. Trattandosi di una zona a bassa complessità orografica, come confermato dal basso indice RIX (2) di complessità orografica calcolato per ogni posizione turbina nella misura variabile tra 2.9% e 6%, le distanze entro un raggio di 2.5 km, pari a quello della turbina più lontana dalla stazione di monitoraggio #08142, possono senz altro essere considerate idonee per la rappresentazione del regime anemologico sulle aree oggetto di studio. I dati da questa acquisiti, considerati ammissibili ed impiegati per le elaborazioni, si riferiscono ad un periodo di 13.7 mesi complessivi, intercorrenti dal 10 giu 10 al 31 lug 11, e superiore al minimo ammissibile di 12 mesi. 2. L altezza massima di acquisizione della torre anemometrica, h=50 m, è superiore ad 1/3 dell altezza mozzo h=65 m sls, prevista per i sei aerogeneratori di progetto. 3. Il sensore di velocità ad altezza h=50 m, i cui dati sono stati utilizzati per le simulazioni, è calibrato e dotato di relativo certificato, la cui copia è riportata in allegato. La data dell operazione di calibrazione del sensore, 5 dic 09, non è antecedente a più di 3 anni dalla data di fine monitoraggio considerata, ovvero 31 lug 11. (2) RIX=Ruggedness Index Misura l indice di complessità orografica per una posizione geografica, ovvero la percentuale di terreno, nel suo intorno, la cui pendenza altimetrica è superiore ad un valore critico, generalmente fissato pari all 8%. In questo caso, la percentuale di terreno intorno alle turbine con pendenza superiore all 8%, oscilla tra 2.9 e 6%. LiFe rev.0 Pagina 53 di 65

54 4. Il periodo complessivamente rilevato è superiore ad un anno di acquisizioni consecutive. Quello implementato per le elaborazioni, rappresentativo dell intero periodo di monitoraggio di 13.7 mesi, pari a 12 mesi di dati validi, consecutivi e destagionalizzati, non presenta alcuna perdita con una disponibilità pari, pertanto, al 100%. 5. Le incertezze di misura dei sensori di velocità vento sono evidenziate sui relativi certificati di calibrazione, riportati in allegato per ciascuno degli anemometri utilizzati durante la fase di monitoraggio. 6. I prospetti calendariali, mensili e giornalieri, delle acquisizioni ammissibili e dei dati non disponibili, per ogni sensore della torre cod.#08142, sono riportati al par.4.5 di questo documento. LiFe rev.0 Pagina 54 di 65

55 9 Allegati 9.1 Report d installazione stazione cod.#08142 LiFe rev.0 Pagina 55 di 65

56 LiFe rev.0 Pagina 56 di 65

57 LiFe rev.0 Pagina 57 di 65

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59 LiFe rev.0 Pagina 59 di 65

60 9.2 Certificati di calibrazione sensori velocità All Certificato di calibrazione sensore di velocità ad altezza h=50 m LiFe rev.0 Pagina 60 di 65

61 All Certificato di calibrazione sensore di velocità ad altezza h=40 m LiFe rev.0 Pagina 61 di 65

62 All Certificato di calibrazione sensore di velocità ad altezza h=30 m LiFe rev.0 Pagina 62 di 65

63 9.3 Scheda tecnica sensori di velocità (calibrati) NRG #40C Anemometer, Calibrated, With Boot The industry standard anemometer used worldwide. Constructed of rugged Lexan cups molded in one piece for repeatable performance. Includes calibration certificate. SPECIFICATIONS Description Sensor type 3-cup anemometer Applications wind resource assessment meteorological studies environmental monitoring Sensor range 1 m/s to 96 m/s (2.2 mph to 214 mph) (highest recorded) Instrument compatibility all NRG loggers Output signal Signal type low level AC sine wave, frequency linearly proportional to windspeed Transfer function m/s = (Hz x 0.765) [miles per hour = (Hz x 1.711) ] Output voltage at threshold 80 mv (peak to peak) minimum Output voltage at 60Hz 12 V (peak to peak) typical output amplitude NOT proportional to windspeed Calibration each anemometer individually calibrated, calibration reports provided via electronic download Output signal range 0 Hz to 125 Hz (highest recorded) Response characteristics Threshold 0.78 m/s (1.75 miles per hour) Distance constant (63% recovery) 3.0 m (10 feet) Moment of inertia 68 x 10-6 S-ft 2 Swept diameter of rotor 190 mm (7.5 inches) Installation Mounting onto a 13 mm (0.5 inch) diameter mast with cotter pin and set screw Tools required 0.25 inch nut driver, petroleum jelly, electrical tape Environmental Operating temperature range -55 C to 60 C (-67 F to 140 F) Operating humidity range 0 to 100% RH Physical Connections 4-40 brass hex nut/post terminals Weight 0.14 kg (0.3 pounds) Dimensions 3 cups of conical cross-section, 51 mm (2 inches) dia. 81 mm (3.2 inches) overall assembly height Materials Cups one piece injection-molded black polycarbonate Body housing is black ABS plastic Shaft beryllium copper, fully hardened Bearing modified Teflon, self-lubricating Magnet Indox 1, 25 mm (1 inch) diameter, 13 mm (0.5 inch) long, 4 poles Coil single coil, bobbin wound, 4100 turns of #40 wire, shielded for ESD protection Boot protective PVC sensor terminal boot included Terminals brass LiFe rev.0 Pagina 63 di 65

64 9.4 Scheda tecnica sensori di direzione NRG #200P Wind Direction Vane, 10K, With Boot The industry standard wind direction vane used worldwide. Thermoplastic and stainless steel components resist corrosion and contribute to a high strength-to-weight ratio. SPECIFICATIONS Description Sensor type continuous rotation potentiometric wind direction vane Applications wind resource assessment meteorological studies environmental monitoring Sensor range 360 mechanical, continuous rotation Instrument compatibility all NRG loggers Output signal Signal type Analog DC voltage from conductive plastic potentiometer, 10K ohms Transfer function Output signal is a ratiometric voltage Accuracy potentiometer linearity within 1% Dead band 8 Maximum, 4 Typical Output signal range 0 V to excitation voltage (excluding deadband) Response characteristics Threshold Power requirements Supply voltage Installation Mounting Tools required Environmental Operating temperature range Operating humidity range Lifespan Physical Connections Weight Dimensions Materials Wing Body Shaft Bearing Boot Terminals 1 m/s (2.2 miles per hour) Regulated potentiometer excitation of 1 V to 15 V DC onto a 13 mm (0.5 inch) diameter mast with cotter pin and set screw 0.25 inch nut driver, petroleum jelly, electrical tape -55 C to 60 C (-67 F to 140 F) 0 to 100% RH 50 million revolutions (2 to 6 years normal operation) 4-40 brass hex nut/post terminals 0.14 kg (0.3 pounds) 21 cm (8.3 inches) length x 12 cm (4.3 inches) height 27 cm (10.5 inches) swept diameter black UV stabilized injection molded plastic black UV stabilized static-dissipating plastic stainless steel stainless steel protective PVC sensor terminal boot included brass LiFe rev.0 Pagina 64 di 65