IL VENTO. ropatec - vertical energy 1

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1 IL VENTO ropatec - vertical energy 1

2 L energia del Vento Da dove arriva il Vento? È noto che tutta l energia rinnovabile deriva dal sole (meno che l energia geotermica e del movimento marittimo), Circa il 1-2% dell energia solare viene convertita in vento Le differenze di temperatura avviano il movimento dell aria ropatec - vertical energy 2

3 Venti locali e in montagna Mare e pianura Montagna ropatec - vertical energy 3

4 L energia del vento La legge di Betz La legge di Betz dice che è possibile convertire solamente il 59% dell energia cinetica contenuta nel vento Una turbina eolica devia il vento già prima che arriva alla turbina stessa. Questo significa che non sarà mai possibile sfruttare tutta l energia del vento. ropatec - vertical energy 4

5 L energia del vento: il cubo della velocità La velocità del vento è estremamente importante per la quantità di energia contenuta nel vento. L energia nel vento cambia con il cubo della velocità. Se si raddoppia la velocità, l energia sarà otto volte più grande! 2³ = 2 x 2 x 2 = otto volte più energia. La formula per calcolare l energia del vento per diverse velocità: Velocità m/s³ x densità aria (1,225 kg per m³) x 0,5 = Watt (m²) Esempio: 6³ x 1,225 x 0,5 = 132,3 Watt/m² ropatec - vertical energy 5

6 Energia del vento: curva di potenza Turbina eolica con superficie ١٠m² - efficienza ٣٠% L efficienza aerodinamica della turbina eolica determina la produzione di energia in relazione al contenuto energetico del vento stesso. Il diagramma mostra il contenuto totale di energia nel vento per una superficie di 10 m², il limite Betz del 59% e la curva di potenza della turbina stessa. Watt ٣٠.٠٠٠,٠٠ ٢٥.٠٠٠,٠٠ ٢٠.٠٠٠,٠٠ ١٥.٠٠٠,٠٠ ١٠.٠٠٠,٠٠ ٥.٠٠٠,٠٠ Energia Totale Limite di Betz Turbina eolica La curva di potenza della turbina eolica può essere misurata in un canale del vento. ٠,٠٠ ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ Wind m/s ropatec - vertical energy 6

7 Energia del vento: distribuzione Weibull In realtà la velocità del vento non è regolare. Per stimare la produzione di energia di una turbina eolica non è sufficiente sapere la velocità media del vento. Altrettanto importante è di avere dei dati precisi che riportano anche le diverse velocità di vento che insieme formano la media. L ingegnere Svedese Ernst Hjalmar Waloddi Weibull è diventato famoso per la cosiddetta variabile casuale di Weibull. Questa variabile Weibull è un metodo statistico usato per descrivere delle probabilità. Si usa anche per descrivere la probabilità di diverse velocità di vento che insieme danno una velocità media. A secondo la zona, il vento può essere più o meno variabile, dando però sempre la stessa velocità media. La distribuzione viene descritta con il fattore k. Per stimare la produzione della turbina servono la velocità media ed il fattore k. Per facilitare il calcolo, è possibile assumere dei fattori Weibull k per diverse situazioni geografiche: 2 - per zone con venti molto variabili montagna 2,5 - per zone con venti variabili collina 3 - per zone con vento abbastanza regolari -campagna aperta 3,5 - per zone con venti regolari - zone costiere 4 - per zone con venti molto regolari - isole ropatec - vertical energy 7

8 Energia del vento: distribuzione Weibull Qui sono riportati due esempi di una distribuzione Weibull. Entrambi dimostrano un vento medio annuo di 6 m/s. Il diagramma a sinistra è un esempio con un fattore k = 2 (montagna), mentre l esempio a destra fa vedere una distribuzione tipica di una zona con venti molto regolari, k=4 Weibull Weibull ١٤,٠٠% ٢٥,٠٠% ١٢,٠٠% ٢٠,٠٠% ١٠,٠٠% probabilità ٨,٠٠% ٦,٠٠% probabilità ١٥,٠٠% ١٠,٠٠% ٤,٠٠% ٢,٠٠% ٥,٠٠% ٠,٠٠% ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ ١٧ ١٨ ١٩ ٢٠ ٢١ ٢٢ ٢٣ velocità vento m/s ٠,٠٠% ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ ١٧ ١٨ ١٩ ٢٠ ٢١ ٢٢ ٢٣ velocità vento m/s ropatec - vertical energy 8

9 Weibull: perchè è importante? Perchè non si può semplicemente usare la velocità media del vento per calcolare la produzione di energia? Due esempi: caso 1: 10 giorni, sempre vento, velocità esatta di 5 m/s (media 5 m/s) caso 2: 10 giorni, 5 giorni senza vento, 5 giorni con 10 m/s (media 5 m/s) Installazione di una turbina eolica con una superficie di 10m² ed un efficienza del 30% caso 1: 5³ x 1,225 x 0,5 x 10m² x 30% (efficienza turbina) = 229,7 Watt x 24 ore x 10 giorni = 55,125 Kw in dieci giorni! caso 2: 10³x 1,225 x 0,5 x 10m² x 30% (efficienza turbina) = 1.837,5 Watt x 24 ore x 5 giorni = 220,5 Kw in cinque giorni! ropatec - vertical energy 9

10 ROPATEC Vertical Wind Energy The Wind is changing! ropatec - vertical energy 10

11 Storia Ropatec S.r.l. profilo della ditta Robert Niederkofler, fondatore dell azienda, inizió Lo sviluppo di questo progetto innovativo giá ai principi degli anni 90 ed inizio i primi test in zone con varie tipologie di venti nel La Ropatec S.r.l. fu fondata nel 2001 dopo questo periodo di ricerca, prototipazione ed sperimentazione. Business Idea e primi test Ricerca e sviluppo per prodotto di serie Inizio vendita nel 2004 ropatec - vertical energy 11

12 Ufficio Ropatec Bolzano ropatec - vertical energy 12

13 Ropatec a Bolzano A22 uscita Bolzano sud ropatec - vertical energy 13

14 Storia dell asse verticale Ci sono due principi diversi per turbine VAWT: Darrieus: inventato e brevettato nel in 1925 dal sig. George Darrieus in Francia e brevettato nel 1931 anche negli USA. ropatec - vertical energy 14

15 Storia dell asse verticale Savonius: inventato e brevettato nel 1925 dal sig. Sigurd J. Savonius in Finlandia. ropatec - vertical energy 15

16 ROPATEC WindRotor La turbina ROPATEC WindRotor non è una turbina ad asse orizzontale (Horizontal-Axis-Wind-Turbine, HAWT) ma una ad asse verticale: Vertical-Axis-Wind-Turbine. ropatec - vertical energy 16

17 Unique Selling Proposition USP s L innovativa costruzione del ROPATEC WindRotor ha vantaggi unici! Indipendente dalla direzione del vento Partenza automatica a 2 m/s Molto silenzioso Funziona anche con venti estremi Richiede poca manutenzione ropatec - vertical energy 17

18 WindRotor come usare l energia Ci sono diverse possibilità di usare l energia prodotta: Caricare batterie Case private senza collegamento alla rete, rifugi alpini, installazioni tecniche, impianti di sorveglianza Riscaldamento Per case private, alberghi e ristoranti, piscine, aziende agricole (p.es. serre) ecc. Scambio sul posto Solo possibile se esiste il collegamento alla rete fino ad una potenza di 20Kw. ropatec - vertical energy 18

19 WindRotor Caricare batterie Caricare delle batterie e il modo più classico di usare piccole turbine eoliche. Il sistema consiste di una turbina WindRotor, un carica batteria ed una batteria. Con i controlli innovativi WindMax e MSP-Controller è facile caricare batterie e combinare l eolico con il solare per creare sistemi ibridi. ropatec - vertical energy 19

20 Cosa è un sistema ibrido? un sistema che include almeno due fonti di energia, almeno uno da fonti rinnovabili L integrazione di due o più fonti di energia aumenta l affidabilità del sistema, riducendo il rischio di rimanere senza energia. Con l innovativo MSP- Controller è facile combinare un WindRotor con dei panelli fotovoltaici. ropatec - vertical energy 20

21 MSP-Controller - Collegamenti MSP-Controller è: Carica batteria 100A / 48VDC per turbina eolica Carica batteria 20A / 48VDC per fotovoltaico Inverter 45000W / 48VDC - 230VAC Controllo per gruppo elettrogeno ropatec - vertical energy 21

22 Batterie La dimensione giusta L energia prodotta deve essere accumulata in una batteria. Per dimensionare una batteria è necessario conoscere il consumo medio giornaliero in Kwh. Per avere energia anche durante giorni senza vento, la batteria deve essere sovradimensionata. Inoltre la batteria non dovrebbe mai essere scaricata per non compromettere il funzionamento a lungo termine. Meno si scarica, più dura! Esempio: Consumo giornaliero 10Kwh - autonomia richiesta 2 giorni scaricamento della batteria fino al 60% Dimensione batteria: Consumo giornaliero + 2 giorni autonomia = 30 Kw scaricamento fino al 60%: 30Kw / 0,6 = 50Kw Batteria 48Vdc: 50Kw/48V = circa 1050Ah Una batteria 48Vdc/1050Ah copre il consumo ropatec - vertical energy 22

23 WindRotor Riscaldamento Il sistema di riscaldamento probabilmente è il modo più efficiente di usare l energia prodotta dal WindRotor! Basta la turbina, il controllo HotMax ed una resistenza elettrica. L acqua nella caldaia viene riscaldata dal vento e si risparmia! ropatec - vertical energy 23

24 WindRotor collegamento alla rete Dove previsto dalla legge, è possibile collegare un WindRotor direttamente alla rete elettrica tramite un inverter. L inverter deve essere certificato secondo le norme del paese. Il voltaggio e la frequenza degli alternatori usati dalla Ropatec per i modelli WindRotor è molto diverso da altre turbine eoliche. Per questo non è possibile usare inverter forniti da altre aziende. Esistono due possibilità di interscambio con la rete: Scambio sul posto alla fine di un periodo prestabilito verrà fatto il conguaglio tra energia prodotta ed energia consumata. Vendita alla rete l energia prodotta viene pagata del gestore della rete ropatec - vertical energy 24

25 Dove installare? Poco vento significa poca energia. La produzione di una turbina sarebbe molto scarsa. Per questo motivo si installano delle turbine eoliche solamente in zone con velocità medie annue di circa 5,5-6 m/s e oltre. L atlante eolico dell Italia segna le zone più interessanti con i colori Giallo, Arancione e Rosso. Prima di installare una turbina eolica, verificare sempre che la zona sia adatta! ropatec - vertical energy 25

26 Come installare? Palo standard La Ropatec offre dei pali calcolati e garantiti per i diversi modelli WindRotor, ma mette anche a disposizione i disegni tecnici per una produzione locale. Questo è un modo sicuro e affidabile per installare le turbine WindRotor ropatec - vertical energy 26

27 Come installare? Tetti e terrazzi L altezza di un edificio potrebbe contribuire al potenziale di produzione di una turbina WindRotor. Ci sono però alcuni punti molto importanti da chiarire prima di iniziare un installazione su una struttura esistente. Solidità della struttura /del tetto? Effetti delle vibrazioni? Posizionamento della turbina? Fattori aerodinamici? Costi di installazione? Spesso è preferibile l installazione sul palo standard per evitare problemi causati da vibrazione, dal peso della turbina, costi alti ed un rendimento scarso a causa di turbolenze sul tetto. ropatec - vertical energy 27

28 Contatto: ROPATEC Srl Via Copernico 13/a I Bolzano Tel Fax info@ropatec.com ropatec - vertical energy 28