Regole per la connessione alla rete degli impianti eolici

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Erico Gianni
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1 Regole per la connessione alla rete degli impianti eolici Gli impianti eolici sono connessi alla rete elettrica a diversi livelli di tensione al variare della loro potenza, secondo le regole previste dal gestore della rete locale (generazione distribuita). Deliberazione ARG/elt99/08 e successive integrazione Testo Integrato delle Connessioni Attive Potenza Tensione CA Pratica connessione P 6 kw U 1000 V (BT monofase) Gestore locale 6 kw P 100 kw U 1000 V (BT trifase) Gestore locale 100 kw P 6 MW 1 kv U 35 kv (MT) Gestore locale 6 MW P 10 MW 35 kv U 150 kv (AT) Gestore locale P 10 MW U 150 kv (AT) TERNA

Deliberazione ARG/elt99/08 e successive integrazione Testo Integrato delle Connessioni Attive Potenza Tensione CA Pratica connessione P 6 kw U 1000 V

2 Autorità per l Energia Elettrica il gas ed il sistema idrico Organismo indipendente, istituito con la legge 14 novembre 1995, n. 481, costituito da un Presidente e quattro Membri, nominati con decreto del Presidente della Repubblica al termine di una procedura che prevede l approvazione da parte del Consiglio dei Ministri dei nomi proposti dal Ministero per lo Sviluppo Economico, con il parere vincolante delle Commissioni parlamentari competenti. Ha il compito di tutelare gli interessi dei consumatori e di promuovere la concorrenza, l'efficienza e la diffusione di servizi con adeguati livelli di qualità, attraverso l'attività di regolazione e di controllo. L'Autorità svolge inoltre una funzione consultiva nei confronti di Parlamento e Governo ai quali può formulare segnalazioni e proposte; presenta annualmente una Relazione Annuale sullo stato dei servizi e sull'attività svolta.

nomi proposti dal Ministero per lo Sviluppo Economico, con il parere vincolante delle Commissioni parlamentari competenti.

3 Connessione alla rete elettrica L allacciamento alla rete è regolamentato dalle norme: CEI Impianti di produzione di energia elettrica e gruppi di continuità collegati a reti di I e II categoria, per l allacciamento alla rete di MT e BT. CEI Impianti di produzione di energia elettrica connessi a sistemi di III categoria (11-32-V3 Impianti di produzione eolica ), per l allacciamento alla rete in AT. CEI 0-16 Regola tecnica di riferimento per la connessione di utenti attivi e passivi alle reti AT e MT delle imprese distributrici di energia elettrica CEI 0-21 Regola tecnica di riferimento per la connessione di utenti attivi e passivi alle reti BT delle imprese distributrici di energia elettrica Codice di rete (TERNA) Prescrizioni dei distributori elettrici locali (ENEL: DK5940, DK5740)

CEI 11-32 Impianti di produzione di energia elettrica connessi a sistemi di III categoria (11-32-V3 Impianti di produzione eolica ), per l allacciamento alla rete in AT.

4 Connessione alla rete elettrica BT/MT-1 Gli impianti eolici potrebbero contribuire alla stabilità delle rete durante le condizioni di guasto, ma a tale scopo la rete necessita di modifiche alla sua struttura SMART GRID

rete durante le condizioni di guasto, ma a tale scopo

5 Connessione alla rete elettrica in BT/MT - 2 Dispositivo generale: separa (interruttore magnetotermico) l intero impianto di generazione del cliente produttore dalla rete del distributore elettrico locale. Dispositivo di interfaccia: interruttore automatico comandato da un relè di frequenza e tensione; deve interrompere il flusso di energia verso la rete in assenza di tensione di rete. Dispositivo di generatore: uno per ogni generatore interviene in caso di guasto (interruttore magnetotermico) Rete distributore Cliente produttore Dispositivo di generatore Carico privilegiato Dispositivo di interfaccia Carico nonprivilegiato Dispositivo generale Punto di consegna

Dispositivo di interfaccia: interruttore automatico comandato da un relè di frequenza e tensione; deve interrompere il flusso di energia verso la rete in assenza di

6 Connessione alla rete elettrica in AT

7 Impianti offshore Più del 90 % della potenza installata off-shore (dati 2012) si riferisce ad impianti situati nel nord Europa (2948 MW in UK, 921 MW in Danimarca, 380 MW in Belgio, 280 MW in Germania, 247 MW in Olanda, 164 MW in Svezia, 26 MW in Finlandia e 25 MW in Irlanda per un totale di 4991 MW pari a circa il 5.1 % della potenza totale istallata in Europa MW). Il tasso di crescita annuo ponderato dal 2007 al 2011 è stato del 41 % Impianti off-shore per una potenza di16 GW sono in fase di realizzazione in Europa (2.3 GW in costruzione), principalmente da parte della Germania Due impianti sperimentali con piattaforme galleggianti sono in funzione in Portogallo e Norvegia Fonte GWEC (Global Wind Energy Council)

1 % della potenza totale istallata in Europa 97810 MW).

8 Impianti in esercizio nel mare del Nord (giugno 2013) Name Anno D (km) P (MW) 1. Blyth (UK) Hornsrev1(DK) Scrobysands(UK) Kentish flats (UK) OWEZ (NL) PrinsesAmaliawindpark (NL) ThorntonbankphaseI (B) Innerdowsing (UK) Lynn (UK) BelwindphaseI (B) Alphaventus (G) Hornsrev2 (DK) Gunfleet sands (UK) Thanet (UK) Greatergabbard (UK) Sheringhamshoal (UK) ThorntonbankphaseII (B) Londonarrayphase1 (UK)

2 9. Lynn (UK) 2009 5 97.2 10. BelwindphaseI (B) 2010 46 300 11. Alphaventus (G) 2010 56 60 12. Hornsrev2 (DK) 2010 32 209.3 13. Gunfleet sands (UK) 2010 7 172.8 14.

9 Impianti in costruzione nel mare del Nord (giugno 2013) Name Anno D (km) P (MW) 19. ThorntonbankphaseIII (B) Nordseeost ( G) Dantysk (G ) Globaltech (G) BARDoffshore1 (G) Meerwindost (G) Meerwindsüd (G) Borkumphase1 (G) Riffgat (G) Teesside (UK) Lincs (UK H.M. Toonen,H.J.Lindeboom/RenewableandSustainableEnergyReviews42(2015)

BARDoffshore1 (G) 2007 101 400 24. Meerwindost (G) 2007 23 144 25. Meerwindsüd (G) 2007 53 144 26.

10 Impatto ambientale degli impianti eolici Occupazione del suolo Impatto visivo Rumore Interferenza elettro-magnetica (disturbi nei segnali radio-televisivi) Impatto sull ecosistema Modificazioni climatiche

11 Caratteristiche degli impianti offshore Vantaggi (rispetto agli impianti sulla terra ferma): Maggiore producibilità dovuta a venti più intensi e regolari ( MWh/MW invece che MWh/MW) Riduzione dell impatto visivo (distanza dalla costa maggiore di 5 km) Svantaggi: Maggiore costo di installazione principalmente dovuto alla necessità di ancorare le turbine al fondale marino Necessità di un collegamento delle turbine alla rete con un cavo sottomarino Maggiore costo di manutenzione

costa maggiore di 5 km) Svantaggi: Maggiore costo di installazione principalmente dovuto alla necessità di ancorare le

13 Tipologia delle fondazioni -1 Sistema monopalo in acciaio (come quello on-shore) adatto ai bassi fondali sabbiosi, utilizzato fino ad una profondità massima di 25 m. Sistemi a gravità in calcestruzzo, strutture costrutite, trasportate al sito e depositate sul fondale marino, quindi appesantite attraverso il pompaggio di sabbia rocce e ferro, utilizzato fino ad una profondità massima di 30 m. Sistemi a traliccio in acciaio, a tripode in calcestruzzo utilizzate per i fondali più profondi.

Sistemi a gravità in calcestruzzo, strutture costrutite, trasportate al sito e depositate sul fondale marino, quindi

14 Tipologia delle fondazioni - 2 Sistema con piattaforma galleggiante: due impianti sperimentali in Portogallo e Norvegia.

15 RIPARTIZIONE DEL COSTO DI REALIZZAZIONE DI UN'IMPIANTO ONSHORE 64% TURBINA PROGETTAZIONE E OPERE DI ACCESSO 9% CONNESSIONE ALLA RETE 11% 16% FONDAZIONI Costo unitario onshore /kw offshore /kw Fonte: Opti - OWECS, Final Report vol. 3 RIPARTIZIONE DEI COSTI DI REALIZZAZIONE DI UN'IMPIANTOOFFSHORE (FONDALI FINOA30 m) INSTALLAZIONE PROGETTAZIONE CAVO 2% 7% 8% SOTTOMARINO 45% TURBINA 13% CONNESSIONE ALLA RETE 25% FONDAZIONI. Fonte: Opti - OWECS, Final Report vol. 3

16 Connessione alla rete elettrica di centrali offshore (HVAC)

17 Connessione alla rete elettrica di centrali offshore (HVAC) Md. RabiulIslam n, YouguangGuo,JianguoZhu, «A review of offshore wind turbine nacelle: Technical challenges, and research and developmental trends, RenewableandSustainableEnergyReviews33(2014)

wind turbine nacelle: Technical challenges, and research and

18 Connessione alla rete elettrica di centrali offshore (HVDC) Md. RabiulIslam n, YouguangGuo,JianguoZhu, «A review of offshore wind turbine nacelle: Technical challenges, and research and developmental trends, RenewableandSustainableEnergyReviews33(2014)

19 Connessione alla rete elettrica di centrali offshore (HVDC)

20 HVDC vs. HVAC - 1 Vantaggi: Perdite nel cavo molto piccole (assenza di perdite nel dielettrico ed assenza di corrente di carica e conseguenti dispositivi di compensazione della potenza reattiva). Piccolo contributo dei generatori eolici alla corrente di corto circuito. Facilità nel controllo della potenza attiva e reattiva Svantaggi: Maggiore costo di installazione dovuto alla presenza dei convertitori Perdite nei convertitori (PWM)

di carica e conseguenti dispositivi di compensazione della potenza reattiva).

21 HVDC vs. HVAC - 2 Case study: impianto da 100 MW Fonte: HVDC Connection of Offshore Wind Farm to the Transmission System, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 22 No. 1 March 2007.

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