A) CALCOLO DI PRODUCIBILITA ELETTRICA ATTESA...3 E IMMESSA IN RETE...3

Transcript

1

2

3 RELAZIONE ILLUSTRATIVA DEI CRITERI DI CALCOLO PRELIMINARE DELLE STRUTTURE E DEGLI IMPIANTI SOMMARIO INTRODUZIONE...2 A) CALCOLO DI PRODUCIBILITA ELETTRICA ATTESA...3 E IMMESSA IN RETE...3 DATI DI PARTENZA... 4 LAYOUT IMPIANTO... 9 CARATTERISTICHE AEROGENERATORE...10 CALCOLO DELLA PRODUZIONE ATTESA...12 VALUTAZIONE DELLA PRODUZIONE ATTESA DISPONIBILE PER LA CONSEGNA ALLA RETE...14 B) CALCOLO IMPIANTI ELETTRICI...27 C) CALCOLO DELLE FONDAZIONI DEGLI AEROGENERATORI PREMESSA MATERIALI IMPIEGATI NORMATIVA DI RIFERIMENTO TERRENO DI FONDAZIONE...46 C.1) CALCOLO FONDAZIONI DEGLI AEROGENERATORI

4 Introduzione La presente relazione illustrativa dei criteri di calcolo si articola in tre parti: a) Calcolo di producibilità elettrica attesa ed immessa in rete b) Calcolo impianti elettrici c) Calcolo delle fondazioni degli aerogeneratori. 2

5 a) CALCOLO DI PRODUCIBILITA ELETTRICA ATTESA E IMMESSA IN RETE 3

6 DATI DI PARTENZA L impianto in esercizio ha permesso di verificare la bontà dei modelli e relative quantificazioni fatte a suo tempo in sede di progettazione dei 6 aerogeneratori esistenti. Su base annua nel periodo da al gli aerogeneratori esistenti hanno fatto una produzione lorda di ,32 MWh secondo la suddivisione mensile sotto riportata. 4

7 I dati di partenza utilizzati come base per i calcoli di producibilità degli aerogeneratori costituenti l ampliamento dell impianto eolico La Miniera sono i dati anemometrici raccolti dalla torre anemometrica, utilizzata per le simulazioni dell impianto esistente e che successivamente ha continuato ad acquisire misure che vengono utilizzate per la presente valutazione. La torre anemometrica dell impianto eolico La Miniera è situata direttamente nell area dell impianto esistente, vicino agli aerogeneratori n. 1 e n. 2 esistenti; le sue coordinate Gauss Boaga fuso ovest sono E, N. Le misure della velocità del vento sono state fatte alle altezze di 30 m e 15 m dal suolo, la direzione del vento è stata misurata ad un altezza di 30 m. I dati di vento utilizzati per la simulazione della caratterizzazione della risorsa eolica per gli aerogeneratori in ampliamento, si riferiscono all intervallo di tempo compreso tra il 29 settembre 2006 ed il 31 dicembre Dopo la verifica di qualità dei dati, è stato possibile determinare la rosa del vento e la relativa distribuzione di Weibull, per l intervallo di tempo preso in considerazione, relativi all altezza di 30 m dal suolo. 5

8 In base a questi dati è stato determinato il profilo del vento, da cui si ricava una velocità media del vento di 5,80 m/s all altezza mozzo di 65 m. Sulla base di questi dati si è elaborato un modello di simulazione dei campi di vento relativi alla zona di ampliamento, ottenendo i seguenti output: Vento medio su 65 m 6

9 Densità energetica su 65 m 7

10 Sulla base del modello elaborato è quindi possibile individuare le aree a maggiore interesse, che risultano quelle comprese tra gli esistenti aerogeneratori n. 4 e n. 5 ed anche quella prima dell aerogeneratore n. 3. Queste considerazioni hanno permesso di ipotizzare il layout dell ampliamento del parco eolico, con l inserimento di n. 6 ulteriori aerogeneratori (identificati con le lettere a, b, c, d, e, f ), nelle posizioni indicate, garantendo una adeguata producibilità dell impianto, come riportato nella tabella seguente: 8

11 ID turbina Velocità media del vento libero (m/s) Velocità media del vento libero (m/s) Resa Lorda (MWh/yr) Efficienza della disposizione (%) Resa Netta (MWh/yr) Fattore di capacità (%) 1 a b c d e f Totale LAYOUT IMPIANTO Il layout d impianto (vedi tav. 4.4) è composto da n. 6 aerogeneratori LTW77 da 1,5 MW; le coordinate nel sistema UTM-ED50 Fuso 32, sono riportate nelle tabelle sottostanti. UTM-ED50 Fuso 32 Altitudine Identificativo Turbina X [m] Y [m] [m] a ,5 b ,0 c ,0 d ,5 e ,0 f ,5 9

12 CARATTERISTICHE AEROGENERATORE Al fine di effettuare la valutazione della produzione attesa si adotta la curva di potenza dell aerogeneratore fornita dal costruttore Leitner e riferita alla densità standard dell aria (1.225 kg/m3), corredata dalla curva di spinta (Thrust curve), da utilizzare per il calcolo delle perdite per scia; si tiene conto della densità dell aria a condizioni diverse dalla normale, secondo la seguente tabella. Leitner LTW77 - Curve di potenza - Potenze in kw Velocità in Densità dell aria kg/m3 m/s

13 In particolare per il parco in località La Miniera sono assunte le seguenti curve di potenza: Velocità m/s La Miniera kw Thrust , , , , , , , , , , , , , , , , , ,089 11

14 CALCOLO DELLA PRODUZIONE ATTESA La valutazione di produzione attesa è stata realizzata con il codice di calcolo WAsP (Wind Atlas Analysis and Application Program), messo a punto dal Risoe National Laboratory di Danimarca e basato su un modello matematico del flusso del vento; lo stesso usato per la valutazione di produzione dei 6 aerogeneratori esistenti. Le distribuzioni del vento utilizzate in input al modello sono quelle sopra descritte e riportate nel documento site evaluation riportato di seguito. Nelle tabelle che riportano i valori di produzione sono indicati, per ciascuno degli aerogeneratori costituenti l impianto, la loro posizione in coordinate metriche UTM, la quota sul livello del mare, l altezza del mozzo, la velocità media (U) del vento stimata dal modello all altezza del mozzo ed i valori della produzione attesa (Gross) e della produzione al netto delle perdite per effetto scia (Net) dovute all interferenza tra le diverse macchine dell impianto. Nell ultima colonna è indicato il valore percentuale della perdita di produzione dovuto all effetto scia (Wake). Più in dettaglio: Site ID : numero identificativo dell aerogeneratore nelle tavole; Site X [m]: longitudine E in coordinate UTM ED-50 Fuso 32 Site Y [m]: latitudine N in coordinate UTM ED-50 Fuso 32 Elev [m]: quota sul livello del mare in m; Ht [m]: altezza del mozzo in m; U [m/s]: velocità media del vento stimata dal modello all altezza del mozzo; Gross [MWh]: produzione lorda attesa; Net [MWh]: produzione attesa al netto delle perdite per effetto scia; Loss [%] : perdita percentuale di produzione per effetto scia Net. hours [MWh/MW]: produzione specifica attesa al netto delle perdite per scia (ore/anno) La produzione netta (Net.Hours [MWh/MW]) si intende, in questo caso, valutata ai morsetti del generatore elettrico. 12

15 Aerogeneratore Leitwind LTW77 - Altezza mozzo 65.0 m Layout composto da n. 6 da 1500 kw - Densità dell aria kg/m 3 Produzione attesa degli aerogeneratori in MWh/anno stimata da WAsP Site ID Site X [m] Site Y [m] EIev [m] Ht [m] U [m/s] Gross [MWh] Net [MWh] Loss [%] a ,5 65,0 5, , b ,0 65,0 5, , c ,0 65,0 5, , d ,5 65,0 5, , e ,0 65,0 5, , f ,5 65,0 5, , Media 583,25 65,0 5, , Somma Net Hours [MWh/MW] 13

16 VALUTAZIONE DELLA PRODUZIONE ATTESA DISPONIBILE PER LA CONSEGNA ALLA RETE Le produzioni lorde calcolate, in MWh/anno, tengono già conto delle perdite dovute alla scia degli aerogeneratori ed anche della correzione dovuta alla densità dell aria corrispondente alla quota del sito, già considerata nella curva di potenza dell aerogeneratore. Da tali valori di produzione devono essere dedotte inoltre le seguenti ulteriori perdite: Valore della Sorgente della perdita perdita % Produzione attesa Disponibilità aerogeneratori % [MWh/anno] [h/anno] Disponibilità B.O.P % Disponibilità rete % Degradazione superficie pale % Perdite elettriche interne % Perdite elettriche esterne % Produzione ai morsetti Altre perdite 0.00 % generatore (al netto della scia) Perdite totali % Energia netta cedibile alla rete I valori e le valutazioni sopra riportate permettono di rilevare che gli aerogeneratori previsti nel progetto di ampliamento permetteranno di ottenere una produzione di energia elettrica immessa in rete superiore a quella di 6 esistenti. 14

17 15

18 16

19 17

20 18

21 19

22 20

23 21

24 22

25 23

26 24

27 25

28 26

29 b) CALCOLO IMPIANTI ELETTRICI 27

30 I cavi MT 12/20 kv collegano tra loro i singoli aerogeneratori, con entra-esci secondo lo schema rilevabile nella tav. 4.25, con la sottostazione elettrica di trasformazione MT/AT, con lo schema elettrico rilevabile nella tav La potenza e quindi la corrente trasportata con i cavi crescono progressivamente passando da un aerogeneratore all altro, da 1500 kw in uscita dall aerogeneratore f, fino a kw in uscita dall aerogeneratore a. Come meglio giustificato nei calcoli di seguito riportati, la lunghezza complessiva dei cavi è pari a 6819,00 ml, suddivisi in 1847,00 ml per la sezione 50 mmq tra gli aerogeneratori f - e - d, in 995,00 ml per la sezione120 mmq tra gli aerogeneratori d - c - b ed in 3977,00 ml tra gli aerogeneratori b - a e la sottostazione elettrica di trasformazione MT/AT. E scelto un cavo armato RG7H10ZR per permettere modalità di posa in opera diretta nel terreno, con una profondità di scavo di 1 m, senza necessità di eseguire cavidotti e pozzetti, e conseguendo pertanto un notevole risparmio nei tempi di esecuzione per la realizzazione della rete MT/AT. Il dimensionamento dei cavi di MT è stato condotto verificando le portate nelle condizioni di posa reali e verificando che la caduta percentuale totale fosse inferiore al 4% a pieno carico e che le perdite percentuali fossero comunque non superiori al 1,5% al 70% del carico. Successivamente è stata svolta una ottimizzazione tecnico-economica delle sezioni scelte, basata anche sulla stima delle perdite derivanti effettuata anche tendo conto della distribuzione di vento del sito e della curva di potenza effettiva dell'ltw e la variazione di costo del cavo al passaggio di sezione commerciale superiore. Di seguito si riportano le lunghezze e le sezioni commerciali dei cavi scelte per le varie tratte, per le quali, ipotizzando bobine di cavo da 500m, sono state anche stimate il numero di giunzioni: Tratto Lunghezza Sezione Tipo N giunzioni Bobine SSE MCa 2197m 3 x 150mmq RG7H10ZR 12/20kV 4 MCa MCb 1780m 3 x 150mmq RG7H10ZR 12/20kV 3 8 MCb MCc 645m 3 x 120mmq RG7H10ZR 12/20kV 1 MCc MCd 350m 3 x 120mmq RG7H10ZR 12/20kV 0 2 MCd MCe 320m 3 x 50mmq RG7H10ZR 12/20kV 0 MCe MCf 1527m 3 x 50mmq RG7H10ZR 12/20kV Le linee sono dimensionate e verificate al massimo carico con lo specifico programma IDC Prysmian ed i risultati sono riportati di seguito. 28

31 29

32 30

33 31

34 32

35 33

36 34

37 35

38 36

39 37

40 38

41 39

42 40

43 41

44 42

45 c) CALCOLO DELLE FONDAZIONI DEGLI AEROGENERATORI 43

46 1 - PREMESSA La presente relazione riguarda i calcoli preliminari delle strutture in c.a. necessarie per la realizzazione dell intervento costituito dai plinti di fondazione degli aerogeneratori. Dal punto di vista sismico il Comune di Montecatini Val di Cecina (PI), in base a quanto disposto dalla Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n del e della Delib. C.R.T. n. 169 del , è classificato come sismico in zona 3. Tale classificazione è stata mantenuta anche nella Deliberazione di giunta Regionale n. 431 del Riclassificazione sismica del territorio regionale: Attuazione del D.M e Ord. PCM 3519 del pubblicata sulla G.U. dell Il calcolo è svolto conformemente al D.M e alla circolare n. 617 del MATERIALI IMPIEGATI Nell'esecuzione delle opere di cui sopra è previsto l'impiego dei seguenti materiali: Per il plinto dell aerogenaratore: Calcestruzzo per la fondazione (parte inferiore del plinto) Rck 30N/mmq secondo UNI EN 206-1, con classe di esposizione del calcestruzzo XC2 e UNI , con le indicazioni che la massima dimensione degli aggregati non deve superare 32 mm e che la massima dimensione degli aggregati nel primo strato di circa 25 cm, non deve superare 16 mm. Calcestruzzo per la base (parte superiore del plinto) Rck 37 N/mmq secondo UNI EN 206-1, con classe di esposizione del calcestruzzo XC4+XF3 e UNI , con la indicazione che la massima dimensione degli aggregati non deve superare 32 mm. Acciaio sec. EN 10080: S430 FeB44K (fyk= 4400 kg/cmq e con tensione ammissibile di 2600 kg/cmq). Copriferro sec. ENV ( ) > 50 mm, per garantire il copriferro è prescritto l uso di distanziatori in fibrocemento. 3 - NORMATIVA DI RIFERIMENTO Nel dimensionamento delle strutture, in cemento armato, ci si è attenuti alle prescrizioni dettate dalla normativa vigente in materia. Si citano in particolare: 44

47 - D.M. 9 Gennaio 1996; "Norme tecniche per l esecuzione delle opere in c.a. normale e precompresso e per le strutture metalliche". - Circolare Ministero LL.PP. 31 ottobre 1986; "Istruzioni relative alle norme tecniche per l esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche". - D.M. 16 Gennaio 1996; "Norme tecniche per i carichi ed i sovraccarichi". - D.M. 11 marzo 1988; "Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione". - D.M. 16 Gennaio 1996; "Norme tecniche relative alle costruzioni antisismiche". - Circ.Min.LL.PP. 10/4/1997; "Istruzioni per l applicazione del D.M. 16/1/1996". - Ordinanza n 3274 del del Presidente del Consiglio dei Ministri; "Nuova classificazione sismica e nuove norme tecniche per edifici, ponti, fondazioni ed opere di sostegno" pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale n 105 del , Suppl. Ordinario n O.P.C.M. 2 Ottobre 2003, n 3316, Modifiche e integrazioni all Ordinanza P.C.M. n D.P.C.M. 21 Ottobre 2003, n 3316, Disposizioni attuative dell art. 2 commi 2, 3 e 4 dell O.P.C.M. n 3274 ; - O.P.C.M. 23 Gennaio 2004, n 3333, Disposizioni urgenti di protezione civile ; - C.P.C.M. 29 Marzo 2004, Elementi informativi sull Ordinanza P.C.M. 20 Marzo 2003 n 3274 ; - D.M ; - Ord. P.C.M del ; - Deliberazione di Giunta Regionale n. 431 del ; - D.M. 14 Gennaio Norme tecniche per le costruzioni e Circolare n. 617 del ; 45

48 - Eurocodice. 4 - TERRENO DI FONDAZIONE Per la realizzazione dei sei aerogeneratori esistenti sono state effettuate le apposite indagini geologiche e geotecniche per la caratterizzazione del terreno di appoggio e sottostante i plinti di fondazione degli aerogeneratori. Sulla base della relazione geologica e geotecnica per il sito in questione redatta dal Dott. Geol. Fabio Montagnani, dal Dott. Geol. Stefano Magini e dal Dott. Ing. Leonardo Falciani per conto della INDAGO s.n.c., si sono rilevati le seguenti capacità portanti ed i cedimenti. Pressione ammissibile (kg/cmq) Rigidezza di incastro (MN/rad) Cedimenti (cm) Modulo di Winkler (kg/cmc) Aerogeneratore 1 8, ,8 10,87 Aerogeneratore 2 26, ,8 35,48 Aerogeneratore 3 15, ,8 19,47 Aerogeneratore 4 15, ,8 19,47 Aerogeneratore 5 21, ,1 28,64 Aerogeneratore 6 21, ,1 28,64 Come rilevabile dalla relazione geologica si può ritenere che i nuovi aerogeneratori A ed F sono ubicati in terreni caratterizzati da argille a palombini, mentre l aerogeneratore B da terreni caratterizzati da gabbri, l aerogeneratore C da terreni caratterizzati da argille a palombini e basalti ed infine gli aerogeneratori D ed E da terreni caratterizzati da basalti; perciò i terreni su cui saranno ubicati i nuovi aerogeneratori presentano valori di pressione ammissibile maggiori di quelli indicati e pertanto le sollecitazioni indotte dalla fondazione sul terreno sono ammissibili in riferimento alle caratteristiche dello stesso secondo quanto riportato nella sopracitata relazione geologico e geotecnica alla quale si rimanda. In sede di progettazione esecutiva saranno comunque effettuati nuovi accertamenti geologici e geotecnici, nei punti specifici di ubicazione dei nuovi aerogeneratori. 46

49 C.1) CALCOLO FONDAZIONI DEGLI AEROGENERATORI Per il calcolo della fondazione dell aerogeneratore LTW77 da 1,5 MW viene fatto riferimento alle condizioni di carico riportate nella specifica Foundation loads of the load envelope LE2007 fornita da Leitner. In relazione alle ipotesi di carico indicate ed alle dimensioni del plinto avente le seguenti caratteristiche, la parte inferiore di forma ottagonale con lati di 5,50 m, altezza alle estremità di 1,20 m ed al centro di 1,60 m, la parte superiore anch essa è a forma ottagonale con lati di 2,20 m ed altezza complessiva di 1,40 m, si rileva come la pressione media sul terreno risulta di circa 2 kg/cmq, mentre la pressione massima risulta di 2,5 kg/cmq; se confrontiamo questi valori con quelli del terreno per i nuovi aerogeneratori si vede che la pressione ammissibile ha valori nettamente superiori a quelli richiesti. In relazione a ciò, operando in favore di sicurezza, si sceglie di realizzare il plinto standard secondo le indicazioni Leitner, le relative dimensioni, caratteristiche ed armature sono riportate nelle tav. 4.26, 4.27, 4.28, 4.29, con l avvertenza che il terreno di riempimento per l inghiaiamento deve avere un peso specifico di almeno 1800 kg/mc. Di seguito si riportano i calcoli relativi alle fondazioni degli aerogeneratori. 47