Impianti minieolici: energia elettrica gratuita dal vento

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1 Impianti minieolici: energia elettrica gratuita dal vento

2 Cosa si intende per minieolico Un impianto eolico è un impianto di produzione di energia elettrica che utilizza come fonte primaria l energia cinetica del vento. Il termine mini-eolico si applica agli impianti eolici che erogano potenza fino a 200 kw.

3 Tariffa omnicomprensiva In data 6 luglio 2012 il Ministro dello Sviluppo Economico, di concerto col Ministro dell Ambiente, ha adottato il Decreto Incentivazione della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili (DM 6 luglio 2012), dove viene stabilito, per un periodo di 20 anni, l erogazione di una tariffa omnicomprensiva in relazione all energia elettrica prodotta ed immessa in rete da impianti di produzione da fonti rinnovabili, compresi quelli eolici. La tariffa ominicomprensiva varia in funzione della potenza dell impianto: 0,291 /kwh per impianti eolici da 0-20 kw e 0,268 /kwh per impianti eolici kw.

4 Iter autorizzativo semplice e rapido Il Decreto Ministeriale del 10 settembre 2010, che stabilisce le Linee guida per l autorizzazione degli impianti da fonti rinnovabili, sancisce che gli impianti eolici fino a 60 kw possono essere autorizzati mediante la procedura della D.I.A. (o P.A.S.), un iter semplice e rapido.

5 Enti coinvolti

6 Di cosa si compone un impianto minieolico

7 I componenti: le pale Il rotore è costituito dalle pale che hanno la funzione di catturare l energia cinetica del vento e trasformarla in energia meccanica in rotazione. L utilizzo di idonei profili aerodinamici consente di ottimizzare i rendimenti delle pale. La potenza resa disponibile dalle pale è data dalla formula: P = C p ρ 2 π D 2 v 3 dove: ρ è la densità dell aria D è il diametro del rotore v è la velocità del vento C p è il rendimento delle pale

8 I componenti: il generatore elettrico Il generatore elettrico trasforma l energia meccanica trasmessa dalle pale in energia elettrica. Esistono diverse tipologie di generatori elettrici, fra i quali i più utilizzati negli aerogeneratori sono: Generatore elettrico sincrono a magneti permanenti Generatore elettrico asincrono

9 I componenti: il generatore elettrico Vantaggi del generatore sincrono rispetto all asincrono Non necessita di un numero fisso di giri per avviarsi, infatti inizia a produrre corrente con un numero di giri nominali pari a zero. Questo è naturalmente un vantaggio considerando che il vento non è sempre costante. In caso di turbolenza non crea alcun problema, poiché gestisce la velocità del vento aumentando il numero di giri e controllando le punte di velocità molto alte. Si auto magnetizza, cioè non ha bisogno di corrente per l'avviamento, invece l asincrono ha bisogno di prelevare energia reattiva dalla rete per magnetizzare il circuito rotorico. I generatori sincroni sono meccanicamente molto silenziosi, non avendo necessità di un moltiplicatore di giri meccanico. Svantaggi del generatore sincrono rispetto all asincrono Necessita di un inverter AC-DC-AC per il collegamento alla rete elettrica locale, a differenza dell asincrono che può essere connesso direttamente.

10 I componenti: il sistema di controllo Orientamento dell aerogeneratore alla direzione del vento Passivo mediante una banderuola Attivo mediante il controllo d imbardata Controllo dell inclinazione delle pale (pitch control) Passivo nessun controllo (solo freno di emergenza) Attivo l inclinazione delle pale varia in funzione della velocità del vento

11 I componenti: l inverter AC-DC-AC Nel caso di utilizzo di generatori sincroni è necessario introdurre un inverter AC-DC-AC che ha il compito di mantenere disgiunti i valori di frequenza e tensione del generatore elettrico dai valori della rete elettrica pubblica. Ciò consente anche di attuare strategie di controllo a velocità variabile pur mantenendo, a valle, i livelli di tensione e frequenza necessari al parallelo con la rete elettrica pubblica.

12 I componenti: fondazione e torre di sostegno La torre di sostegno è dimensionata in base alle sollecitazioni trasmesse dalla turbina eolica e dall azione del vento agente lungo tutto lo sviluppo della stessa. Generalmente un impianto mini-eolico presenta torri di sostegno di altezza compresa fra 25 e 50 metri. Il plinto di fondazione viene dimensionato in base ai carichi trasmessi dalla turbina e dalla torre di sostegno e verificato in funzione delle caratteristiche geotecniche del sito.

13 Prestazioni aerogeneratore: curva di potenza La curva di potenza di un aerogeneratore rappresenta la potenza elettrica dallo stesso erogata in funzione della velocità del vento. Tale curva ci permette, una volta nota la funzione di distribuzione delle probabilità delle velocità del vento nel sito ed all altezza d installazione, è possibile ricavare l energia annua teoricamente producibile da un dato aerogeneratore.

14 Analisi ventosità di un sito Per valutare la reddittività di un investimento nell eolico è fondamentale conoscere la funzione di distribuzione delle probabilità delle velocità del vento nel sito. In relazione alle tempistiche di sviluppo, realizzazione ed allaccio in rete di un impianto minieolico, che variano dai 4 ai 6 mesi, e ai limitati volumi finanziari in gioco, risulta anti-economico in termini di tempi e costi ricorrere a campagne anemometriche di 1-2 anni al fine di valutare la ventosità dei siti. Quindi si utilizzano modelli matematico-statistici di re-analisi che, attraverso reticoli definiti dall interpolazione di punti per i quali esistono dati anemometrici reali (della durata di almeno 5 anni), calcola la funzione di distribuzione delle probabilità delle velocità del vento in un dato sito e ad una data altezza con errori massimi del 2-4%.

15 Esempio di un progetto mini-eolico da 60 kw Business plan Costo totale investimento: ,00 Equity 20%: ,00 Importo finanziato 80%: ,00 Sito con velocità media del vento pari a 5,8 m/s Producibilità annua: 115 MWh Costo annuo assicurazione:. 900 Prezzo annuo O&M: Tariffa omnicomprensiva per connessione dell impianto entro il 31/12/2013 (fino al 20 anno): /kwh

16 Esempio di un progetto mini-eolico da 60 kw Business plan

17 Esempio di un progetto mini-eolico da 60 kw Business plan - segue

18 Conclusioni Minieolico: energia pulita e redditizia L investimento in un impianto mini-eolico, grazie alla tariffa omnicomprensiva, può risultare molto redditizio se si rispettano tre semplici regole: corretta selezione del sito di installazione (utilizzando metodi di re-analisi piuttosto che lunghe e costose campagne anemometriche) oculata scelta degli aerogeneratori da installare, con particolare attenzione alle caratteristiche tecniche dei componenti utilizzati ed alla veridicità della curva di potenza tempi rapidi e certi per le fasi di sviluppo, realizzazione e connessione alla rete elettrica locale

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