(provincia di Potenza)

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1 REGIONE BASILICATA Comune di Banzi (provincia di Potenza) Oggetto: Prefattibilità Prog. definitivo Prog. esecutivo impianti Progetto definitivo di un Parco Eolico ubicato nel Comune di Banzi Data: Febbraio 2011 Rappr.: Committente: CROSSENERGY s.r.l. Via Santa Lucia n NAPOLI P.IVA : Legale rappresentante: Dott. Claudio Maiello Elab. A.8. Progettisti: Dott. Ing. Antonio Di Pietro Dott. Ing. Pasquale Pascucci Collaboratori : dott. Arch. Daniele Cucciniello sig. Amato Ausania sig. Giovanni Spagnuolo geom. Nicola Raimondi Engineering Solution s.r.l Via Piave n Avellino Tel fax Relazione Specialistica Studio sugli effetti di shadow-flickering antonio.dipietro@ingegneriaavellino.it A norma di Legge il presente documento non può essere riprodotto o comunicato a terzi senza la Ns autorizzazione scritta

2 COMUNE DI BANZI PROGETTO DEFINITIVO DI UN CAMPO EOLICO STUDIO SUGLI EFFETTI DI SHADOW FLICKERING Sommario 1. Generalità Fondamenti teorici Shadow Flicker Risultati ALLEGATO Studio evoluzione delle ombre su base cartografica STUDIO SUGLI EFFETTI DI SHADOW FLICKERING 1

3 1. Generalità Il progetto cui si riferisce il presente studio sugli effetti di schadow - flickerig, prevede la costruzione di un impianto eolico per la produzione di energia elettrica mediante l installazione di 22 aerogeneratori (Vestas V90 da 3,0 MW) disposti sul territorio del Comune di Banzi [PZ] per la potenza complessiva nominale di 66 MW. 2. Fondamenti teorici Il calcolo dell evoluzione giornaliera delle ombre è stato effettuato tenendo conto della posizione geografica del luogo (latitudine e longitudine), dei periodi dell anno (equinozi e solstizi), e dell orario giornaliero. Figura 1 Lo spostamento del sole sulla volta celeste, descrive nel suo moto apparente un arco inclinato di un angolo α (altezza del Sole) rispetto al piano dell area interessata dal calcolo. Il Sole nel suo moto apparente diurno incrocia il meridiano celeste del luogo dell osservatore nel momento della sua massima altezza sull orizzonte, indicato come mezzogiorno solare vero; in quell attimo l ombra di uno stilo verticale (detto anche gnomone) si proietta sul piano orizzontale lungo la linea meridiana o meridiano del luogo, da Sud a Nord, e raggiunge la sua lunghezza minima. STUDIO SUGLI EFFETTI DI SHADOW FLICKERING 2

4 L ombra dello gnomone su una superficie orizzontale segue due movimenti simmetrici rispetto alla linea meridiana, uno mattutino e uno pomeridiano. Figura 2 La retta immaginaria che congiunge il Sole, la punta dello gnomone e l estremità dell ombra proiettata descrive, nell arco di un dì, una superficie conica (Figura 3). Figura 3 L intersezione tra questa superficie conica e il piano orizzontale è una curva che alle nostre latitudini è generalmente un ramo di iperbole, con la sua massima concavità verso Sud al solstizio estivo (declinazione ) e la sua massima concavità verso STUDIO SUGLI EFFETTI DI SHADOW FLICKERING 3

5 Nord al solstizio invernale (declinazione ); da un solstizio all altro passa per la situazione in cui la curva degenera in una retta, esattamente nei giorni degli equinozi (declinazione 0 ) (Figura 4). Figura 4 In un qualsiasi momento di una giornata soleggiata, l ombra proiettata sul piano orizzontale da un bastone verticale o da un filo a piombo, forma con la direzione della linea Nord-Sud, a partire da Nord in senso orario, un angolo pari all azimut del Sole sull orizzonte. Relativamente ad ogni scansione temporale (il passo è orario) viene dapprima calcolata la posizione del sole, vale a dire gli angoli di azimut e di alzato, relativi alla località, dunque l angolo di incidenza fra direzione dei raggi solari e normale alla superficie, funzione delle posizioni del sole e della superficie. La declinazione del Sole si ricava dagli Almanacchi astronomici o dalle tabelle. Figura 5 STUDIO SUGLI EFFETTI DI SHADOW FLICKERING 4

6 L'angolo orario va calcolato in base all'ora del giorno, considerando che il Sole medio apparentemente si sposta di un angolo di 15 all'ora, da Esta a Ovest, a partire dal mezzogiorno solare. 3. ANALISI Per ottenere le proiezioni delle ombre, si è calcolato con passo orario e per ognuno dei quattro periodi dell anno (solstizio invernale, equinozio di primavera, solstizio d estate e equinozio d autunno) l evoluzione delle ombre della turbina eolica per la località avente le caratteristiche descritte nella Tabella 1. Località Coordinate Geografiche Banzi [PZ] Latitudine: 40, N, Longitudine: 16, E Altezza Mozzo Diametro del Rotore 105 m 90 m Tabella 1 I risultati sono stati sintetizzati nella Figura 6, dove linee in scala, rappresentano l ombra proiettata, a diverse ore diurne, ottenute considerando la torre eolica perpendicolare al piano ritenuto orizzontale. STUDIO SUGLI EFFETTI DI SHADOW FLICKERING 5

7 Figura 6.1 Figura 6.2 STUDIO SUGLI EFFETTI DI SHADOW FLICKERING 6

8 Figura 6.3 Figura 6.4 STUDIO SUGLI EFFETTI DI SHADOW FLICKERING 7

9 Successivamente si è provveduto alla sovrapposizione dei quattro grafici, per ottenere l evoluzione delle ombre in tutti i periodi dell anno considerati. Figura 7 In questo modo, sovrapponendo tale grafico in opportuna scala sul lay-out dell impianto, si può immediatamente valutare l eventuale intersezione delle ombre con il sistema stradale. Inoltre è possibile valutare se la proiezione delle ombre, di ogni generatore sulle strade, si verifica in un particolare periodo dell anno, e in particolari ore diurne. Ciò risulta di particolare interesse al fine di prevenire la formazioni di tratti di strada ghiacciati. In generale il rischio di formazione di ghiaccio sulla strada è maggiore durante le ore notturne e nelle prime ore del mattino, soprattutto nelle notti serene e calme, ed è rafforzato da situazioni topografiche particolari, come valli strette, conche, tratti riparati dalla radiazione solare. STUDIO SUGLI EFFETTI DI SHADOW FLICKERING 8

10 4. Shadow Flicker Il fenomeno Shadow flicker è un effetto di intermittenza delle ombre, che si verifica quando la turbina è interposta tra il sole e l osservatore. Questo fenomeno non viene generato quando il sole è oscurato da nubi o nebbia, o quando le turbine sono ferme. Le relazioni spaziali tra una turbina ed un ricettore, così come la direzione del vento sono fattori chiave relativi alla durata dello Shadow Flicker. A distanze superiori di 305 m tra ricettori e turbine, lo Shadow Flicker si verifica solo all alba o al tramonto, quando le ombre sono strette e lunghe. Per le situazioni in cui il rotore piano è in linea con il sole ed il ricettore, l ombra sarà molto stretta e di bassa intensità muovendosi rapidamente rispetto al ricettore fermo. Mentre quando il rotore piano perpendicolare al ricettore sole, l ombra si muoverà all interno di un cerchio uguale al diametro del rotore della turbina. Lo Shadow Flicker è definito come la differenza di luminosità in un determinato luogo in presenza o in assenza di un ombra. Di seguito si riportano alcuni dettagli : Una pala di una turbina eolica è stretta alla punta con larghezza crescente fino al mozzo del rotore. Quando una turbina si trova abbastanza vicino ad un ricettore in modo tale che la parte più lunga copre la maggior parte del sole, l effetto Flicker aumenta. A distanze maggiori si avranno intensità minori in quanto le pale coprono una piccola porzione del disco solare. Lo Shadow Flicker è più basso quando l ombra passando sopra un ricettore proviene dalla punta del rotore. Questo aumenta di intensità, come si muove l ombra in tutta la lunghezza della pala ad un massimo presso il mozzo/ navicella, per poi diminuire mentra si muove indietro lungo il lato opposto della pala. Un basso Shadow Flicker di solito è indicativo di una maggiore distanza ricettore turbina, si avranno ombre di debole intensità proveniente dalla cima del rotore. Condizione metereologiche di bassa visibilità produrranno effetti di Shadow Flicker di bassa intensità. A distanze maggiori ricettore turbina, l ombra è fuori fuoco, questo non comporta un abbassamento di intensità ma il flicker è meno distinto. Le ombre risultano più deboli in una stanza illuminata, di conseguenza accendendo una luce si abbassa l intensità dello Shadow Flicker. Coprendo una finestra con tende, tapparelle etc si impedirà lo Shadow Flicker. STUDIO SUGLI EFFETTI DI SHADOW FLICKERING 9

11 La proiezione degli alberi può ridurre lo Shadow Flicker. E inoltre probabile che ricettori disposti più lontani non sono soggetti a Shadow Flicker, a volte quando questo fenomeno si verifica risulta essere bassa la sua intensità. La frequenza di Shadow Flicker è legata alla velocità del rotore, basse frequenze sono innocue in termini di sicurezza e salute. Epilepsy Foundation ha dichiarato che le frequenze inferiori a 10 Hz non sono in grado di scatenare crisi epilettiche. 5. Risultati Dall analisi delle ombre effettuate, emerge che la principali arterie stradali (SP 79 e SP81) non sono interessate dall ombra proiettata dagli aerogeneratori tranne che per un periodo di tempo molto breve; comunque la rapida evoluzione delle ombre in tali tratti non dà luogo a impreviste permanenze di gelo sulle carreggiate. Riguardo alle strade comunali presenti in zona, la permanenza delle ombre è maggiore, vista la minore distanza degli aerogeneratori dalle stesse; si ritiene comunque accettabile tale situazione, anche in virtù del fatto che le strade in oggetto sono scarsamente trafficate. Per lo stesso motivo, anche lo Shadow - Flicker, è trascurabile, grazie anche alla bassa velocità di rotazione delle turbine di ultima generazione. STUDIO SUGLI EFFETTI DI SHADOW FLICKERING 10