Studio di un sistema combinato di microgenerazione a ridotto impatto ambientale
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- Marina Gagliardi
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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI CATANIA FACOLTA DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE E MECCANICA Studio di un sistema combinato di microgenerazione a ridotto impatto ambientale TESI DI LAUREA Riccardo Milazzo Relatori : Prof. Ing. Rosario Lanzafame Correlatore: Dott. Ing. Antonio Giuffrida
2 Sommario Individuazione del carico richiesto da una utenza isolata. Analisi dei dati anemometrici relativi al Comune di Maletto e calcolo della producibilità energetica da mini-turbine eoliche. Determinazione della quota di energia da produrre da fonte solare ed individuazione dell angolo di tilt che massimizza la produzione nei mesi di maggiore richiesta del carico. Dimensionamento dell impianto fotovoltaico. Dimensionamento di un sistema di accumulo che garantisca le richieste del carico per un periodo limite di 3 giorni.
3 La previsione del carico elettrico E = P n h P n 1 c 1 1 f n n h n Studio effettuato su un campione di 110 abitazioni. Superficie media di 106 m². m Composizione del nucleo familiare 4,06 persone. Fabbisogno elettrico stimato kwh Consumo giornaliero medio 8,2 kwh
4 Analisi dei dati anemometrici Velocità media a 10 m. Coefficiente di irregolarità. Velocità alle varie altezze di installazione delle macchine. V K ( h ) = V( h ) [ ln( h / Z ) ] /[ ln( h / ) ] Z0 f = v v m 3 m
5 Produzione energetica da fonte eolica E v = v j = 0 v j P j n h j Energia kwh/anno Proven 2.5 Whisper 500 Vergnet GE 6/5 Jacob 10 J20 Plus
6 Scelta della macchina Confronto a parità di installazione Determinazione dei parametri di merito Fattore di utilizzo CF = E E r Rendimento energetico Dove: η t = E E Dove: E ρ A v ( t ) dt = ρ A v 3 T a 1 = 2 T m a
7 Scelta della macchina Confronto a parità di installazione Determinazione dei parametri di merito
8 Scelta della macchina Confronto a parità di installazione Determinazione dei parametri di merito
9 Scelta della macchina Confronto a parità di installazione Determinazione dei parametri di merito
10 Energia da produrre da fonte solare
11 Radiazione media mensile sul piano dei pannelli declinazione solare media mensile: Angolo orario: tg ω 2 = ω = sol V 15 h ± U T 2 δ = V U g 23,45 sen Angoli orari dell apparire e dello scomparire del sole: Fissato l angolo di azimut a 0 si è determinato l angolo di tilt che massimizza la radiazione incidente nei mesi di maggiore richiesta da parte del carico T 2 H = R H + ρ b dh R r H h
12 Radiazione media mensile sul piano dei pannelli Fissato l angolo di azimut a 0 si è determinato l angolo di tilt che massimizza la radiazione incidente nei mesi di maggiore richiesta da parte del carico H = Rb H dh + ρ R r H h
13 Radiazione media mensile sul piano dei pannelli Fissato l angolo di azimut a 0 si è determinato l angolo di tilt che massimizza la radiazione incidente nei mesi di maggiore richiesta da parte del carico H = Rb H dh + ρ R r H h
14 Radiazione media mensile sul piano dei pannelli Fissato l angolo di azimut a 0 si è determinato l angolo di tilt che massimizza la radiazione incidente nei mesi di maggiore richiesta da parte del carico H = Rb H dh + ρ R r H h
15 Potenza di picco da installare Energia mediamente prodotta in un anno per kw installato Potenza di picco da installare Numero di pannelli n pan = P E kw W p kw p p = kw H P = p med annua E E c kw p S kw p η p kwh kwh gen gen feb feb mar mar apr apr mag mag giu giu lug lug ago ago set ott nov dic dic
16 Dimensionamento parco batterie Amperora = consumo Volt batt Wh
17 Conclusioni Nonostante le condizioni non ottimali del sito si riesce ad ottenere più del 50% dell energia richiesta dal carico da fonte eolica con un picco della produzione incentrato nei mesi invernali. Scegliendo opportunamente l angolo di tilt si è riuscita a massimizzare la produzione nei mesi estivi compensando le carenze dalla parte eolica dell impianto. La presenza del parco batterie di accumulo garantisce la funzionalità dell impianto durante tutto l anno assicurando un autonomia di 3 giorni anche nel caso di totale assenza di radiazione solare e vento.
18 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI CATANIA FACOLTA DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE E MECCANICA Studio di un sistema combinato di microgenerazione a ridotto impatto ambientale TESI DI LAUREA Riccardo Milazzo Relatori : Prof. Ing. Rosario Lanzafame Correlatore: Dott. Ing. Antonio Giuffrida
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