INDICE 1. PREMESSA INTRODUZIONE DESCRIZIONE DEL SITO MISURA DEL VENTO CARATTERISTICA DELLA STATISTICA METEO...

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1 Regione Basilicata Provincia di Potenza Comune di Melfi PROGETTO PER LA REALIZZAZIONE DI UN PARCO EOLICO NEL COMUNE DI MELFI PROGETTO DEFINITIVO Settembre 2011 Em./Rev. Data Red./Dis. Verificato Approvato Descrizione Redazione: ATS Engineering srl Pzza G. Paolo II n Torremaggiore (FG) A5 Titolo dell allegato: Relazione specialistica studio anemologico Proponente: Wpd Basilicata 1 srl Pzza Giovanni Paolo II Torremaggiore (FG) wpd Italia srl Viale Aventino Roma Studio eseguito da: ATS Engineering srl Pzza G. Paolo II n Torremaggiore (FG)

2 INDICE 1. PREMESSA INTRODUZIONE DESCRIZIONE DEL SITO MISURA DEL VENTO CARATTERISTICA DELLA STATISTICA METEO MODELLIZZAZIONE DEL FLUSSO DI VENTO STIMA DELLA PRODUZIONE ENERGETICA CONCLUSIONI

3 1. PREMESSA Il presente documento rappresenta la valutazione preliminare di ventosità e di produzione del sito eolico situato nel comune di Melfi (PZ) ai fini del procedimento autorizzativo regionale. 2. INTRODUZIONE Lo studio ha l obiettivo di certificare le misurazioni di ventosità svolte sul sito, formalizzarne il margine di errore, la percentuale di acquisizione, e il quadro dei periodi temporali in cui si sono state svolte le misure. Inoltre lo studio ha l obiettivo di certificare la producibilità del sito con le turbine indicate dal proponente. La struttura della documentazione prodotta è la seguente. In principio si descrive la zona oggetto dello studio con le particolarità orografiche, di rugosità, e di disposizione degli aerogeneratori. In seguito si descrivono quali stazioni di misura del vento sono a disposizione per la previsione e quali caratteristiche hanno queste apparecchiature. Per ogni stazione di misura si illustrano la forma dei dati ricavati, se ne analizza il contenuto in modo da scartare quei dati che non sono attendibili, o che non sono utili alla stima. Infine se ne sintetizza il significato, ricavando quei parametri che sono necessari alla previsione. La previsione si effettua con software specifico del quale viene illustrata brevemente le metodologie di calcolo e le caratteristiche peculiari. In conclusione si trasforma la stima di ventosità in una stima di produzione energetica con le macchine proposte. 2

4 1 3. DESCRIZIONE DEL SITO Il sito oggetto dello studio è situato nel Comune di Melfi (PZ), come da figura allegata. L area di posizionamento degli aerogeneratori è caratterizzata da una complessità orografica media. Topograficamente ha una altezza compresa tra 450 e 250 metri. Si è considerata una temperatura media di 15 C, derivante dalle rilevazioni presso le stazioni meteo di sul sito, perciò la densità media dell aria nel sito all altezza del mozzo è: ρ=1,13 Kg/m 3. Il sito oggetto dello studio ha una superficie di circa 7 per 6 chilometri. Attualmente, l uso del suolo è in gran parte agricolo. Vi è scarsa copertura vegetazionale arborea, e perciò l area in studio si caratterizza per una rugosità media, caratteristica favorevole per lo sfruttamento eolico. Gli aerogeneratori saranno situati in modo non omogeneo, ma comunque in direzione NordEst-SudOvest, perpendicolarmente al vento dominante, SO, sfruttando le alture in cui si spera di trovare maggiori risorse di vento. Qui di seguito è indicato il layout proposto del sito. Layout del progetto (22 wtg) 3

5 4. MISURA DEL VENTO La misurazione della ventosità a fini di produzione eolica si esegue con diversi tipi di strumentazione, anemometri a coppette, anemometri a ultrasuoni, anemometri ad effetto doppler. Nell industria sono diffusi in misura preponderante gli anemometri a coppette sorretti da un palo o un traliccio di altezza paragonabile a una frazione dell altezza del mozzo del mulino. Affinché si abbia come risultato una corretta analisi statistica, è necessario che i dati di input siano rappresentativi, affidabili ed omogenei: si definisce rappresentativa una banca dati acquisita, su un arco temporale sufficientemente esteso, da una stazione adeguatamente ubicata; si definisce affidabile una banca dati priva di errori; si definisce omogenea una banca dati composta da valori registrati in condizioni uniformi. Sarà quindi necessaria una prima procedura di verifica dei dati (individuazione dei dati errati o mancanti, controllo mensile sulla qualità globale del valori medi), per attestarne la validità prima dell inserimento nel database. La prima elaborazione eseguita sui dati di vento consiste nell individuazione delle caratteristiche statistiche di maggior rilievo, quali: velocità media del periodo e suo andamento durante il mese e durante una giornata tipica, andamento della distribuzione delle direzioni di provenienza, confronti con i valori derivanti dai dati relativi al mesi precedenti, risultati statistici legati all intero periodo di misurazione. Verranno messe in evidenza anche le percentuali di perdita dei dati in relazione al record acquisiti. Nella zona in oggetto è stato installato un anemometro di altezza 60 m con le seguenti caratteristiche: Stazione Periodo di misura Altezza misura Intervallo di registrazione Posizione (UTM WGS 84) N Lug 2010 Mag m (2 sensori) ;40 m; 20 X 10 min Y La catena di misura si compone di una serie di trasduttori che basano la loro precisione su una taratura eseguita a monte presso una galleria del vento o struttura similare. La precisione della misura si basa sulla precisione degli elementi della catena di cui l elemento preponderante è il blocco anemometrodinamo. Molto importante è inoltre la conformazione della struttura che sorregge l anemometro, per i possibili influssi che questa può avere sulla misura. 4

6 Il sistema di misura è costituito da palo tubolare sorretto da tiranti su cui sono montati oltre agli anemometri per la misura della velocità del vento, alcune velette per la misura della direzione, e un sensore di temperatura. Gli strumenti utilizzati per la misurazione sul palo da 60 metri sono:. Anemometri a coppette in plastica NRG 40 calibrati. Indicatori di direzione NRG 200P. Registratore di temperatura. Registratore Dati Nomad 2. Torre tubolare Errori di misura delle catena di misura:. Anemometro a coppette NRG 40: +1, -0 mph (+0,51, -0 m/s) (slope 0,765; offset 0,35 m/s). Vsensore di direzione NRG 200P: ±1,4 gradi Gli anemometri sono calibrati, ossia sono verificati in galleria del vento i risultati delle misurazioni in modo che i valori registrati possano essere corretti. Di seguito i certificati di calibrazione dei 4 sensori installati: 5

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11 Dal sopralluogo in situ e dall analisi della conformazione del montaggio si può asserire che il montaggio è avvenuto in modo corretto e che la struttura non espone la misura a rilevanti errori aggiuntivi. In aggiunta la società che ha installato la torre, ci ha fornito la certificazione che l installazione è avvenuta in accordo allo standard internazionale IEC (ref certificazione allegata). La registrazione dei dati avviene su memoria interna del logger. I dati vengono poi trasferiti tramite un collegamento modem che oggi notte scarica i dati dal logger. Il logger stesso può immagazzinare fino a un 200 giorni di dati. Il formato dei dati è su file di test codificato ASCII. In allegato alla presente relazione il report di installazione, effettuato dalla società Euroservice. 10

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13 5. CARATTERISTICHE DELLA STATISTICA METEO La stazione è posizionata a sud-est rispetto al centro del sito. Di seguito è indicata la rosa dei venti per l anemometro a 60 m e 40 m. Rosa dei venti (60 m) Rosa dei venti (40 m) 12

14 Questa elaborazione serve per calcolare la conformazione della mappa di isoventosità della zona. La rosa dei venti mostra una eterogeneità del vento che viene principalmente dal settore O,NO e SO. Di seguito al tabella che illustra il riepilogo dei parametri della distribuzione di weibull, caratteristici per i 12 settori della rosa dei venti. Nella figura successiva viene evidenziata la distribuzione direzionale delle velocità, la statistica e velocità e direzione (medie orarie) riguardanti il periodo Luglio 2010 Agosto

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16 Di seguito invece la distribuzione in frequenza dei vari sensori sempre nel periodo Luglio 2010, Agosto C1 sensore 60 m 15

17 C2 sensore 60 m 16

18 C3 sensore 40 m 17

19 C4 sensore 20 m 18

20 7. MODELLIZZAZIONE DEL FLUSSO DI VENTO Per calcolare la variazione della risorsa eolica lungo tutta la ampiezza del sito è necessario usare modelli che permettano di estrapolare dai dati di vento misurato, i valori lungo tutto il sito e a differenti altezze. A causa del fatto che nel sito di Melfi si dispone di un punto di misura del vento, la stima della risorsa eolica disponibile nella zona di studio richiede una modellizzazione spaziale del campo di vento. Questa modellizzazione permette la estrapolazione orizzontale e verticale delle misure di vento disponibile nei siti previsti per il posizionamento degli aerogeneratori alla altezza della loro navicella. Oltre allo studio dei dati di vento e della orografia, risulta molto importante analizzare altri aspetti come la rugosità, che impatta la valorizzazione energetica del sito influendo sul gradiente verticale di velocità. La stima della rugosità, viene effettuata da una utente esperto sulla base dei sopralluoghi in cui si definisce il tipo di copertura superficiale del luogo. Nel nostro sito si è stimato un livello di rugosità media stabilendo una rugosità z0=0,1 m (classe 2) per tutto il sito, e poi andando a sagomare con classi maggiori, particolari aree (boschi, area industriale etc) che risultavano avere roughness più elevata. Così dunque, con l obiettivo di valutare l effetto che tutti questi fattori hanno sul comportamento del vento, si è prodotta una modellizzazione del vento utilizzando i software Wind Pro e WASP. Infatti il software Wind Pro, interfacciandosi con il motore di calcolo del WASP, riesce a prevedere un campo di ventosità nell area del parco, partendo dai seguenti dati di input: misura effettuata localmente tramite l anemometro installato mappa di curve di livello (5 metri di risoluzione) mappa di roughness del sito, creata utilizzando foto satellitari e foto fatte sul sito I dati meteo misurata in sito, sono stati poi correlati con i dati NCAR, che sono dati di lungo periodo calcolati tramite la re-analisi di dati meteo, e la serie di dati correlata a lungo termine è stata poi utilizzata per il calcolo di produzione. 19

21 8. STIMA DELLA PRODUZIONE ENERGETICA Dalla applicazione del campo di ventosità calcolato per ogni settore, e dalla modellizzazione dell orografia e della rugosità si può stabilire il vento prevedibile in ogni punto della zona. Per calcolare poi la produzione lorda (cioè ai capi del generatore, non considerando fermi macchina e altre perdite) si deve applicare la curva di potenza della macchina per quella data situazione di densità dell aria, e si deve calcolare la scia che la presenza delle altre turbine crea nella zona. Per quanto riguarda la determinazione degli effetti scia è il software Wind Pro che determina secondo alcuni modelli matematici (GH, Eddy, Park) la percentuale di perdita di energia a causa della scia. Il calcolo suddetto non tiene conto delle riduzioni di produzione dovute a fermi macchina, perdite nei cavi di collegamento alla sottostazione, efficienza della sottostazione. Per quantificare la produzione annuale netta stimata si sono adottati perciò i seguenti coefficienti di incertezza dovuti per i seguenti motivi: Fattore di incertezza Riduzione Strumentazione utilizzata 3 % Curva di potenza della turbina 3 % Metodologia di calcolo - modellizzazione 2 % Terreno 5 % Correlazione 3 % Perdite Elettriche 3 % Disponibilità Turbine 2 % Incertezza totale 8.3 % Coefficienti di perdita. Finalmente, tenendo in conto le considerazioni enunciate, nelle seguenti tabelle si 20

22 presentano i risultati di produzione per lo sfruttamento eolico integrale del sito di Melfi, calcolato tramite il software Wind Pro. Stima Produzione annuale parco eolico Melfi Di seguito una mappa che stima la risorsa eolica in termini di produzione annua, calcolata tendendo conto della orografia e rugosità del terreno; da questa mappa si può vedere quindi la differente produzione annua sull area, e quindi stimare in funzione delle posizione delle turbine la loro relativa produzione. 21

23 Produzione annua MW/h nell area del parco eolico Questa altra mappa invece illustra la velocità media del vento per tutta l area dove è prevista la realizzazione del parco. 22

24 Velocità media del vento nell area 9. CONCLUSIONI Il sito di Melfi presenta un livello di risorsa eolica e caratteristiche del terreno adeguate per lo sfruttamento eolico. Il complesso del parco studiato è costituito da 22 aerogeneratori Enercon E 101 con una potenza nominale di 3.0 MW, ad una altezza di 100m, rispettando alcune distanze che permettano di sfruttare al massimo il vento disponibile ed evitando la saturazione del complesso. In finale, mediante il programma Wind Pro e WASP si è calcolata la produzione di energia per aerogeneratore. In ugual modo si è effettuata una modellizzazione dell effetto scia degli aerogeneratori. 23

25 In questo calcolo si è già tenuto conto degli effetti topografici e delle perdite per effetto scia dovute agli aerogeneratori. Concludendo i valori stimati della produzione di energia si sono ridotti per tener conto altre fonti potenziali di perdita di energia; disponibilità degli aerogeneratori, perdite elettriche, manutenzione, ed incertezze su misura, modelli, etc. Così dunque, prendendo il risultato principale ottenuto dai diversi modelli, possiamo concludere, che per il complesso del sito di Melfi, si ipotizza una produzione annuale intorno ai MWh/anno, che equivale a circa ore equivalenti per l impianto di aerogeneratori considerato. 24