PROGETTO DEFINITIVO PER LA REALIZZAZIONE DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA DA FONTE EOLICA GENT-SPA.AAE.CAM.

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1 REGIONE CAMPANIA Comune: Molinara (BN) LOCALITA Piano Pantano PROGETTO DEFINITIVO PER LA REALIZZAZIONE DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA DA FONTE EOLICA 15.8.GENT-.AAE.CAM.PD Sezione 1: STUDIO DI IMPATTO AMBIENTALE ED ALLEGATI INTERFERENZE DELLE OPERE SULLE COMPONENTI NATURALI E ANTROPICHE Titolo elaborato: RELAZIONE SULLE ANEMOMETRICHE E STIMA DI POTENZIALITÀ ENERGETICA DEL SITO ai sensi della L. 447/95, D.P.C.M. 14/11/97, D.P.C.M , conforme alle richieste della DGR 1642 del 3/1/29 Proponente CIROCCO COSIMO Progettazione Fortore Servizi S.p.a. nato a Molinara (BN) il 14/9/1951 ivi residente alla Via Vallone delle Mandre, 17 C.F. CRCCSM51P14F287L Committente S.S. 17 km 327 Località Perazzo 7136 Lucera (FG) P. IVA FORTORE AGROENERGIE srl Sede Legale: P.zza della Repubblica, Lucera (FG) P.IVA Progettista Dott. Ing. Vittorio Iacono Legale rappresentante: Dott. MICHELE RAFFA C.F. RFFMHL61M16H894E N. Elaborato R17 Data: FEB. 21 FEB. 21 FV MED ML Richiesta A.U. Dlgs 387/3 REV. DATA sigla firma responsabile sigla firma DESCRIZIONE REDAZIONE CONTROLLO-EMISSIONE Nome file sorgente 84.8.CIROCCO.AAE.CAM.PD.R17.doc Nome File stampa 84.8.CIROCCO.AAE.CAM.PD.R17.pdf

2 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 2 di 15 INDICE INTRODUZIONE... 3 DELLA STAZIONE DI MISURA... 3 STAZIONE DI MISURA DI PIANO PANTANO... 3 ANALISI DEI DATI ANEMOMETRICI... 5 DISTRIBUZIONE STATISTICA DELLA VELOCITA MEDIA... 5 TURBOLENZA... 7 CLASSIFICAZIONE DEL SITO SECONDO NORMATIVA CEI ENV IIIed STIMA DI PRODUCIBILITA VALUTAZIONE DELLE PERDITE TECNICHE CONCLUSIONI

3 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 3 di 15 INTRODUZIONE Lo scopo di tale documento è mostrare una sintesi delle caratteristiche anemologiche ed una stima di produzione media annua di energia di un aerogeneratore della potenza non superiore a 1 kw, identificato come torre 15.8.GENT-.AAE.CAM.PD. la cui installazione è prevista nel comune di Molinara (BN), al foglio 1 particella 37 nella località Piano Pantano. Lo studio è stato eseguito considerando l effetto di tutte le torri esistenti in un raggio di 1 km ed altre cinque nuove torri di potenza minore o uguale a 1 MW che ricadono nella medesima località e che costituiscono singole iniziative di installazione con diversa titolarità. Su richiesta, queste cinque turbine di 1 MW di potenza sono considerate nel loro insieme e per questo identificate anch esse con un codice ed il nome del proprietario. Per lo studio sono stati utilizzati i dati anemometrici a 4 m sul livello del suolo di una stazione di misura. In particolare si tratta di una torre installata esattamente in sito in località Piano Pantano di Molinara. DELLA STAZIONE DI MISURA Di seguito sono riportate le caratteristiche principali relative alla stazioni anemometriche utilizzate per stimare la risorsa eolica nel sito posto nel comune di Molinara. STAZIONE DI MISURA DI PIANO PANTANO Data di installazione torre anemometrica: 6/6/28 Posizione geografica: COORDINATE GB fuso Est Latitudine Nord Longitudine Est Altitudine 94 m s.l.m. Località Piano Pantano Molinara (BN) Distanza dal punto di installazione: circa 6 m. La stazione risulta molto rappresentativa nel modello in quanto è posta quasi esattamente in sito. Il sensore utilizzato per la misura della velocità del vento a 4 m è calibrato e certificato e la sua altezza rispetta il requisito di essere almeno pari ad un terzo dell altezza delle turbine che si vogliono installare. I dati dello studio sono relativi a poco più di un anno di misura compresi nell arco temporale 6/6/28-21/1/21, rispettando il periodo di rilevazione di almeno un anno consecutivo. La percentuale di validità dei dati nel suddetto periodo è pari al 7% circa. 3

4 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 4 di 15 E da notare inoltre che la torre anemometrica è tuttora installata, per cui la campagna di misura è in continuo aggiornamento. L immagine seguente mostra la posizione dell anemometro in questione su cartografia IGM 25.. Stazione di misura 4 m Figura 1: Posizione della stazione anemometrica di Piano Pantano La tabella seguente mostra le caratteristiche tecniche della strumentazione di cui è dotata la stazione di misura di Piano pantano 4

5 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 5 di 15 Descrizione Tipo Anemometro 4 m NRG Maximum Anemometer Calibrated Anemometro 3 m NRG Maximum Anemometer Anemometro 1 m NRG Maximum Anemometer Banderuola 4 m NRG #2P Wind Direction Vane 1 K Banderuola 3 m NRG #2P Wind Direction Vane 1 K Data Logger SecondWind NOMAD 2 Data Card CF Card Torre ES 4 Cavo schermato tripolare sensor cable 3C 2 ga Cavo schermato bipolare sensor cable 2C 2 ga Calata in rame per scarico a terra giallo verde d= 16 mm Captatore di fulmini ES Dispersore di terra Acciaio ramato Tabella 1: Caratteristiche tecniche della torre anemometrica di 4 m La velocità del vento viene registrata con un intervallo di campionamento di 2 s e ogni 1 minuti vengono calcolati e memorizzati la velocità media, minima, massima e la deviazione standard. Ciò consente una corretta stima della distribuzione statistica dei dati e una approfondita analisi della turbolenza del vento che è un parametro importante per la corretta scelta delle macchine e della loro disposizione nel layout della Wind Farm. ANALISI DEI DATI ANEMOMETRICI DISTRIBUZIONE STATISTICA DELLA VELOCITA MEDIA I dati a disposizione sono stati analizzati ed elaborati al fine di stimare le caratteristiche della risorsa eolica nella località di sviluppo del campo eolico. A tale scopo è stata calcolata la statistica del vento con il software WindPRO utilizzando i dati di velocità e direzione del vento dei sensori a 4 m dell anemometro di Piano Pantano. Di seguito è sinteticamente riportata la distribuzione statistica della velocità media del vento e l analisi delle direzioni di provenienza del vento in corrispondenza del punto di installazione della turbina. 5

6 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 6 di 15 Figura 2: Distribuzione in frequenza della velocità in corrispondenza del sito di installazione a 5 m sul livello del terreno in tutti i settori di direzione. I parametri caratteristici nella tabella sopra sono i valori stimati della distribuzione Weibull per ogni settore di direzione: A = parametro di scala K = parametro di forma U = velocità media rilevata che coincide con la media della distribuzione. Figura 3: Frequenza percentuale dei dati nei diversi settori della rosa dei venti. 6

7 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 7 di 15 Figura 4: Frequenza energetica nei diversi settori della rosa dei venti. Come si può notare, i dati indicano che i settori più energetici sono relativi ai quadranti occidentali. L analisi di questi dati è di fondamentale importanza per la corretta progettazione dell impianto eolico in quanto questi dati influiscono direttamente su parametri quali, ad esempio, la disposizione degli aerogeneratori sul terreno, la mutua distanza da tenere tra le macchine per evitare perdita di produzione di energia e fenomeni di stress sui componenti meccanici degli aerogeneratori causati dall effetto scia. La stazione anemometrica evidenzia una velocità media del sito che, nella zona di impianto, supera i 6. m/s a 4 m sul livello del terreno. TURBOLENZA La turbolenza è un parametro che fornisce un informazione importante sulle caratteristiche fluidodinamiche della vena fluida in quanto restituisce la variabilità relativa della velocità del vento entro l intervallo considerato. Ad esempio, un valore di turbolenza (TI) superiore a,18 (o equivalentemente 18%), indica un fenomeno ventoso piuttosto disturbato che potrebbe sollecitare eccessivamente le macchine per la produzione di energia eolica ed inficiarne la produttività. In genere la turbolenza diminuisce man mano che ci si allontana dalla superficie terrestre in quanto gli ostacoli e l orografia alterano il profilo fluidodinamico. Per il sito in esame abbiamo i seguenti valori, diagrammati in funzione della velocità media. 7

8 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 8 di 15 Figura 5: Valori di turbolenza media I parametri di turbolenza sono fortemente legati alla velocità del fluido e devono essere studiati approfonditamente per comprenderne gli effetti sull impianto. E però già indicativo il fatto che il valore medio totale calcolato su tutti i dati, per le diverse velocità, sia inferiore al 15 %. 8

9 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 9 di 15 CLASSIFICAZIONE DEL SITO SECONDO NORMATIVA CEI ENV IIIed. Per scegliere correttamente il tipo di aerogeneratore, bisogna tener conto che le turbine per installazioni on-shore vengono classificate in quattro differenti classi con robustezza che diminuisce al crescere del numero identificativo della classe. Un parametro fondamentale, indicato nella normativa, che definisce tali classi di aerogeneratori è la Vref (velocità di riferimento del vento) definito come parametro base della velocità estrema del vento che è la velocità del vento con un periodo di ritorno di 5 anni calcolata su un intervallo base di 1 minuti. La tabella che segue specifica i valori della Vref che definiscono le quattro classi degli aerogeneratori. Parametro Classi di aerogeneratori I II III IV Vref (m/s) 5 42,5 37,5 3 Tabella 2: Classificazione degli aerogeneratori secondo i valori della Vref. È importante sottolineare che i valori sopra indicati si applicano all altezza del mozzo della turbina. Per esempio un aerogeneratore progettato per la classe II, definita dalla velocità di riferimento Vref di 42,5 m/s, è dimensionato per resistere a climi per cui il valore estremo della velocità media (su 1 minuti) del vento all altezza del mozzo dell aerogeneratore, con un periodo di ricorrenza di 5 anni è inferiore o uguale alla relativa Vref di 42,5 m/s. Si comprende quindi che, una volta individuato il sito di installazione, una opportuna scelta dell aerogeneratore può essere effettuata solamente dopo il calcolo della velocità di riferimento Vref (all altezza del mozzo della turbina) relativa al sito stesso. Per la stima statistica della velocità di riferimento Vref di un sito occorre conoscere la distribuzione statistica della massima velocità media annuale in intervalli di dieci minuti. Tale procedura è fortemente raccomandata per l installazione di strutture speciali soprattutto laddove non ne esistano di precedenti. 9

10 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 1 di 15 Figura 6: Stima della Vref con distribuzione Gumbel per i valori estremi Dai dati a disposizione, il sito in oggetto può ritenersi un sito di classe II; tale dato risulta confermato anche da diverse simulazioni effettuate con il software Wasp. Sono state presi in considerazione tre diversi aerogeneratori per il progetto. Tali macchine sono: la Enercon E 53 (macchina di nuova generazione che può essere installata in classe II con potenza nominale 8 kw), la Conergy PW56 da 9 KW e la LeitWind LTW77 da 1 MW. 1

11 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 11 di 15 STIMA DI PRODUCIBILITA Con i dati anemometrici a disposizione è stata prodotta una stima di producibilità utilizzando il programma WindPRO che è uno dei principali e più completi strumenti di analisi del vento attualmente disponibile sul mercato. Figura 7: Dettaglio su IGM 1:25 del punto di installazione della turbina in esame (indicata dalla freccia e denominata 15.8.GENT-) e delle altre cinque iniziative di progetto (cerchietti verdi). Le tabelle che seguono mostrano i risultati della stima di producibilità della turbina in esame e delle altre cinque in progetto, riportando la producibilità annua che si ottiene tenendo conto delle perdite di scia dovute alle mutue interferenze delle turbine esistenti ed il deficit produttivo dovuto alla densità dell aria che diminuisce all aumentare della quota. A tale parametro viene poi decurtato il 1% per tenere in conto delle perdite elettriche e di quelle imputabili all affidabilità della macchina stessa. 11

12 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 12 di 15 Site Loc. Est Loc. Nord Turbine Type Power [KW] Elevation a.s.l. Hub Heigh t a.g.l. Net AEP [GWh ] Wake loss [%] Net AEP -1% Mea n Wind Spee d Full Load Hours [MWh/MW] 2.7.TROTTA E , 73,3 1,783 11,8 1,65 6, ZIPETO E ,2 73,3 2,25 5,3 1,822 6, GENT E ,7 73,3 1,877 6,9 1,689 6, ROSATI E ,1 73,3 2,98 5,8 1,888 6, IALEGGIO E ,3 73,3 1,638 2,4 1,474 5, CIROCCO E , 73,3 1,932 13,6 1,739 6, MEAN VALUES 7,63 1, TOTAL 11,352 1,217 Tabella 3: Valori di producibilità annua della turbina in esame (evidenziata in giallo) insieme alle altre cinque iniziative presenti in sito, utilizzando l aerogeneratore E-53 della Enercon. Site Loc. Est Loc. Nord Turbine Type Power [KW] Elevation a.s.l. Hub Height a.g.l. Net AEP Wake loss [%] Net AEP - 1% Mean Wind Speed Full Load Hours [MWh/MW] 2.7.TROTTA LTW , 65, 2,643 13, 2,379 6, ZIPETO LTW ,2 65, 3,62 4,6 2,756 6, GENT LTW ,7 65, 2,788 8, 2,59 6, ROSATI LTW ,1 65, 3,132 5,7 2,819 6, IALEGGIO LTW ,3 65, 2,523 1,5 2,27 5, CIROCCO LTW , 65, 2,946 11,8 2,652 6, MEAN VALUES 7,43 2, TOTAL 17,94 15,385 Tabella 4: Valori di producibilità annua della turbina in esame (evidenziata in giallo), insieme alle altre cinque iniziative presenti in sito, utilizzando l aerogeneratore LTW77 della LeitWind. Site Loc. Est Loc. Nord Turbine Type Power [KW] Elevation a.s.l. Hub Height a.g.l. Net AEP Wake loss [%] Net AEP - 1% Mean Wind Speed Full Load Hours [MWh/MW] 2.7.TROTTA PW , 59, 1,61 15, 1,449 6, ZIPETO PW ,2 59, 1,937 5,8 1,743 6, GENT PW ,7 59, 1,731 8,3 1,558 6, ROSATI PW ,1 59, 1,992 6,9 1,793 6, IALEGGIO PW ,3 59, 1,474 2,5 1,327 5, CIROCCO PW , 59, 1,837 14,9 1,653 6, MEAN VALUES 8,9 1, TOTAL 1,581 9,523 Tabella 5: Valori di producibilità annua della turbina in esame (evidenziata in giallo) insieme alle altre cinque iniziative presenti in sito, utilizzando l aerogeneratore PW56 della Conergy. 12

13 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 13 di 15 La media di ore di funzionamento annue delle macchine varia dalle 1763 per la PW56 alle 2564 per la LTW77, valori che rendono necessarie ulteriori valutazioni tecniche per la scelta ottimale della turbina da utilizzare anche in funzione del ritorno economico dell investimento. Per la torre oggetto di questa analisi (15.8.GENT-), i valori stimati sono buoni per la E- 53 e la LTW 77, mostrando quindi, per queste due macchine, una buona producibilità. VALUTAZIONE DELLE PERDITE TECNICHE La produttività stimata e riportata nelle tabelle precedenti, alla voce Net AEP, rappresenta la produttività attesa al netto delle perdite di scia (wake loss), che in tal caso sono causate dagli impianti esistenti e dalle altre singole iniziative. Esistono una serie di altre perdite fisiologiche associate ad un installazione di questo tipo essenzialmente dovute alle perdite elettriche legate ai processi di trasformazione e conduzione, nonché alla disponibilità tecnica della macchina intesa come availability e garantita dal fornitore. Nelle tabelle precedenti, tali perdite sono state considerate defalcando, in tutta sicurezza, il 1% dalla produttività netta ottenuta; nelle tabelle che seguono sono dettagliate le voci di tali perdite per i tre tipi di turbina utilizzati, stimate in base ad un dimensionamento preliminare. Valutazione delle perdite tecniche E-53 Perdite Totale Produzione lorda stimata 12,29 Perdite di scia [%] 7,63% 11,352 Disponibilità [%] 5,% 1,784 Cavidotto int-est e GRID 4,3% 1,323 Trasformatore [%],5% 1,271 Fermo macchina Varie,5% 1,22 Produzione al netto perdite tecniche 1,22 Ore di Funz.to medie (5 percentile) [MWh/MW] 2129 Tabella 6: Perdite tecniche calcolate per la Enercon E-53 13

14 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 14 di 15 Valutazione delle perdite tecniche Perdite Totale Produzione lorda stimata 18,467 Perdite di scia [%] 7,43% 17,94 Disponibilità [%] 95,% 16,239 Cavidotto int-est e GRID 4,3% 15,544 Trasformatore [%],5% 15,467 Fermo macchina Varie,5% 15,389 Produzione al netto perdite tecniche 15,389 Ore di Funz.to medie (5 percentile) [MWh/MW] 2565 Tabella 7: Perdite tecniche calcolate per la LeitWind LTW 77 Valutazione delle perdite tecniche Perdite Totale Produzione lorda stimata 11,614 Perdite di scia [%] 8,9% 1,581 Disponibilità [%] 5,% 1,52 Cavidotto int-est e GRID 4,3% 9,622 Trasformatore [%],5% 9,573 Fermo macchina Varie,5% 9,526 Produzione al netto perdite tecniche 9,526 Ore di Funz.to medie (5 percentile) [MWh/MW] 1764 Tabella 8: Perdite tecniche calcolate per la Conergy PW56 14

15 15.8.GENT..AAE.CAM.PD. 15 di 15 CONCLUSIONI La stazione anemometrica evidenzia una velocità media del vento che, nella zona di impianto, supera mediamente i 6 m/s alle diverse altezze del mozzo delle tre tipologie di macchine. Come si evince dai dati di producibilità del sito, con l installazione di torre Enercon E-53 da 8 KW di potenza, la turbina 15.8.GENT-, ricadente in Foglio 1 alla particella 37 del comune di Molinara, ha una produzione media di 2111 ore di funzionamento all anno ed un energia netta di 1,689 GWh. Ancor più significativa è la producibilità ottenuta per la LeitWind LTW77 da 1MW di potenza, con valori pari a 259 ore di funzionamento all anno e 2,59 GWh di energia netta prodotta. Con la terza turbina utilizzata per lo studio, la Conergy PW56 da 9 KW, le ore di funzionamento annuo sono 1731, mentre l energia netta è di 1,558 GWh. I diversi valori di producibilità dell impianto impongono ulteriori valutazioni di tipo tecnico sulla scelta dell aerogeneratore più idoneo al sito d impianto. Dai dati puntuali rilevati dai sensori risulta inoltre che l impianto entra in funzione quasi tutti giorni dell anno, infatti i dati della stazione anemometrica indicano che per tutti i giorni in cui è stato possibile monitorare esiste un intervallo di tempo sufficiente all avvio ed al funzionamento delle macchine. 15