Analisi di fattibilità per l approvvigionamento energetico di una struttura turistica costiera mediante fonti rinnovabili

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1 Tesi di laurea di Andrea Pasi Relatore Renata Archetti Analisi di fattibilità per l approvvigionamento energetico di una struttura turistica costiera mediante fonti rinnovabili Università degli studi di Bologna Facoltà di Ingegneria A.A. 2010/11

2 OMAE th International Conference on Ocean Offshore and Artic Engineering FEASIBILITY STUDY OF A WAVE ENERGY FARM IN THE WESTERN MEDITERRANEAN SEA: COMPARISON AMONG DIFFERENT TECHNOLOGIES Renata Archetti Silvia Bozzi Giuseppe Passoni DICAM, University of Bologna DIIAR, Politecnico di Milano DIIAR, Politecnico di Milano Bologna, Italy Milano, Italy Milano, Italy Calcolo della produzione energetica di diversi dispositivi da onda al largo di Alghero. Alghero è il sito con il maggior potenziale energetico da onda nel Mar Mediterraneo

3 Domanda Rispetto alle fonti energetiche disponibili, come rispondono i dispositivi da onda nel fornire energia ad una struttura alberghiera situata in Sardegna?

4 Implicazioni Analisi settore alberghiero (domanda energetica, variazioni stagionali ed orarie) Disponibilità fonti energetiche (quantità, periodicità) Costi e incentivazioni differenti (Conto energia, certificati verdi, ritiro dedicato.) kw 3 Energia immessa in rete 1,5 Energia acquistata Energia auto consumata Energia acquistata

5 Confronto tra: Rete elettrica Diesel Fotovoltaico Eolico Onda

6 Quale configurazione risponde meglio alle esigenze del villaggio turistico? Simulazioni con energy modeling software

7 IL VILLAGGIO TURISTICO CONSUMI ENERGETICI Resort da 100 camere Apertura stagionale (6mesi) 100 camere Consumo energetico = kwh/yr Potenza media = 80 kw Potenza di picco = 130 kw IL VILLAGGIO TURISTICO kwh/anno per camera Kwh/anno Resort kwh/giorno Gennaio 1, Febbraio 1, Marzo 1, Aprile 108, Maggio 271, Giugno 677, Luglio 932, Agosto 1.252, Settembre 333, Ottobre 1, Novembre 1, Dicembre 1, kwh/yr kwh/yr kwh/day

8 INTRODUZIONE ALLE FONTI RINNOVABILI GENERAZIONE ELETTRICA DALLE ONDE

9 INTRODUZIONE ALLE FONTI RINNOVABILI DISPOSITIVI A COLONNA D ACQUA OSCILLANTE (OWC) LIMPET (Scozia 2000)

10 INTRODUZIONE ALLE FONTI RINNOVABILI DISPOSITIVI A COLONNA D ACQUA OSCILLANTE (OWC) BBDB (Giappone 1970)

11 INTRODUZIONE ALLE FONTI RINNOVABILI DISPOSITIVI OSCILLANTI (OBS) AquaBuOY (Oregon 2007)

12 INTRODUZIONE ALLE FONTI RINNOVABILI DISPOSITIVI OSCILLANTI (OBS) Powerbuoy New Jersey (1993)

13 INTRODUZIONE ALLE FONTI RINNOVABILI STRUTTURE ARTICOLATE Pelamis (Portogallo)

14 INTRODUZIONE ALLE FONTI RINNOVABILI DISPOSITIVI A TRACIMAZIONE (Overtopping Converters) Wavedragon (Danimarca 2003)

15 DISPONIBILITÀ DI RISORSE AD ALGHERO Rete Ondametrica Nazionale (RON) Clima d onda ad Alghero sec <=1.5 <=3 <=4.5 <=6 <=7.5 <=9 <=10.5 <=12 <=13.5 <=15 <=16.5 <=18 >18 TOT m Hs ENERGIA DA <= MOTO ONDOSO <= Te >9.5 <= <= <= <= <= <= <= <= <= <= <= <= <= <= <= <= <= TOT Rilevamenti dal 01/01/1990 al 31/12/2007 (Idromare)

16 DISPONIBILITÀ DI RISORSE AD ALGHERO Potenziale energetico ad Alghero = 64 [ ] = 0.49 = / 11,74 = 8760

17 DISPONIBILITÀ DI RISORSE AD ALGHERO Energia producibile dai dispositivi Clima d onda Matrice di potenza

18 DISPONIBILITÀ DI RISORSE AD ALGHERO Caratteristiche di diversi RES valutati ad Alghero AquaBuOY AWS Pelamis Potenza nominale (kw) Produzione annua (MWh) 183, Produzione annua teorica (GWh) 2,19 21, Produzione annua per MW installato (MWh/MW) Capacity factor (%) 8,39 4,50 8,46 Costo ( ) Costo per kw installato ( /kw) OMAE 2011

19 ANALISI DI FATTIBILITÀ ENERGETICA HOMER NREL (National Renewable Energy Laboratory) ANALISI DI FATTIBILITÀ SCENARI DI STUDIO ENERGETICA OFF-GRID ON-GRID

20 ANALISI DI FATTIBILITÀ ENERGETICA HOMER Parametri importanti forniti dalle simulazioni!" = $% + $' 1+ ) ) Potenza Produzione nominale )*+ annua (kw) (MWh) Produzione annua teorica (GWh) Produzione annua per MW installato (MWh/MW) Valore attuale netto (NPV: Net Present Value) Capacity factor (%) Costo ( ) Costo per kw installato ( /kw) Produzione mese di agosto (MWh) AquaBuOY ,8 2, , ,23,- = AOC 15/ , , ,06 V , , ,90 $1 =,. /%/0!" 23%%// V , , ,34 V , , ,30 Vita di progetto considerata: 25 anni Frazione di rinnovabili (RF: Renewable Fraction) Costo dell energia(coe: Cost Of Energy) PV 3 4,137 0, , ,44 PV ,435 2, , ,96 PV , , ,00

21 ANALISI DI FATTIBILITÀ ENERGETICA Risultati nello scenario OFF-GRID Prezzo diesel: 1,4 /l Solo Configurazione generatore ibrida diesel Scenario: OFF-GRID Caso: Configurazione Diesel Generator-only ibrida Descrizione Eolico Eolico Eolico PV Eolico AquaB.+PV AquaB. Descrizione solo gen. gen+batterie Eolico (kw) 1*850kW 2*225kW 4*65kW 0 1*2MW 0 0 Generatore (kw) PV(kW) AquaB Batterie (kw) (num.) *250 1*250 Generatore Convertitore (kw) Batterie Spesa iniziale (num.) ( ) Convertitore Operating Cost (kw) Spesa ( /yr) iniziale ( ) Operating NPV ( ) Cost ( /yr) COE ( /kwh) NPV ( ) 2, , COE RF (%) ( /kwh) 0 0,55 0 0,66 0,73 0,85 0,86 0,92 0,94 RF Flusso (%) di spesa Flusso cumulato di spesa ( /25yr) cumulato ( /25yr) Diesel (L/yr) Diesel (L/yr) funzionamento gen. funzionamento (ore) gen. (ore) Eccesso produzione Eccesso el. (kwh/yr) produzione el. (kwh/yr) Percentuale Percentuale eccessi eccessi (%) (%)

22 ANALISI DI FATTIBILITÀ ENERGETICA Risultati nello scenario OFF-GRID Analisi economica Andamento dei flussi di cassa attualizzati

23 ANALISI DI FATTIBILITÀ ENERGETICA Risultati nello scenario ON-GRID Prezzo elettricità: 0,18 /kwh Solo prelievo dalla rete Configurazione ibrida senza + incentivi incentivi Scenario: ON-GRID Caso: Grid-only Rete (kw) Descrizione Spesa iniziale ( ) Operating Cost ( /yr) NPV ( ) COE ( /kwh) RF (%) Flusso di spesa cumulato ( /25yr) energia comprata dalla rete (kwh/yr) prelievo totale dalla rete , Scenario: ON-GRID Caso: Configurazione ibrida Descrizione Eolico Eolico Eolico+PV Eolico+PV Eolico Eolico PV PV AquaB. Eolico (kw) 1*225 1*225 2*225 0 Eolico (kw) 1*225 1*225 2* PV(kW) AquaB PV(kW) (kw) *2500 Convertitore (kw) AquaB (kw) *2500 Rete (kw) Convertitore (kw) Spesa iniziale ( ) Rete (kw) Operating Cost ( /yr) Spesa iniziale ( ) NPV ( ) COE NPV ( /kwh) ( ) , ,07 0, , ,19 RF RF (%) (%) Flusso di spesa cumulato ( /25yr) Flusso di cassa energia cumulato comprata ( /25yr) (kwh/yr) energia suolo consumato venduta (m2) (kwh/yr)

24 ANALISI DI FATTIBILITÀ ENERGETICA Risultati nello scenario ON-GRID Analisi AquaBuOY economica Andamento dei flussi di cassa attualizzati

25 CONCLUSIONI EOLICO SOLARE DA ONDA Downsides -Investimenti rischiosi e non ancora remunerativi (realizzabili solo attraverso aiuti statali) -Alti costi di manutenzione -Disposivi non scalati per Mar Mediterraneo (no risonanza) -Alti costi dei cavi sommersi -Poche informazioni e dati reperibili -Dispositivi non ancora maturi -Sfasamento tra produzione e richiesta energetica dell albergo CONCLUSIONI Upsides -Possibilità di collegamento in seriecreazione Wave farm -Alti margini di miglioramento delle prestazioni -Crescita dei costi delle fonti tradizionali -Grande risorsa energetica sfruttabile Risorsa sfruttabile dalle onde = 2000 TWh/yr Consumi mondiali = TWh/yr

26 CONCLUSIONI GRAZIE PER L ATTENZIONE Andrea Pasi apasi@hotmail.it