Parco Eolico San Fantino

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1 REGIONE CALABRIA COMUNE DI ISOLA DI CAPO RIZZUTO Provincia di Crotone Parco Eolico San Fantino Studio delle potenzialità anemologiche del sito ai sensi del D.P.R. 12/4/96 All. D ing. Nicola Claudio Cirillo Committente: LA RAFFAELLO S.n.c. di Mancuso Raffaele Studio Associato Enerman Via Alessandro Scarlatti 150 Napoli

2 1 PREMESSA La possibilità di utilizzare l'energia eolica per la produzione di energia elettrica è subordinata alla disponibilità di siti con caratteristiche idonee alla realizzazione di impianti. Tali caratteristiche si riassumono nella disponibilità di spazio sufficiente ad ospitare gli aerogeneratori, nell'accessibilità al sito in relazione al trasporto degli stessi, nella presenza di una rete elettrica capace di assorbire la nuova immissione di energia, nell'assenza di valori ambientali tali da compromettere l'accettabilità pubblica dell'impianto e, soprattutto, in un sufficiente livello di ventosità. Tale grandezza viene normalmente verificata con apposita campagna di rilevazione anemometrica in sito, con dati storici disponibili da stazioni di rilievo, coadiuvati dall uso di modelli matematici che proiettano con buona approssimazione sull'orografia del sito una ventosità presunta, scaturita da rilevazioni effettuate nelle vicinanze o in più punti, anche distanti, verso cui il sito si pone in posizione baricentrica. Oggetto del presente studio è la valutazione del potenziale eolico del sito di Isola Capo Rizzuto Località San Fantino, ubicato in provincia di Crotone. Il sito, rispetto alla casistica italiana, offre buone garanzie di producibilità essendo posizionato sulla costa ionica della Calabria ad una altitudine di ca. 160 metri s.l.m., in un area notoriamente favorevole alla presenza di vento dovuto al gradiente termico fra i due mari rispetto ai quali il territorio della Regione Calabria funge da spartiacque. L area nei dintorni presenta già l installazione nel raggio di ca. 2 km di molti aerogeneratori e pertanto sono disponibili dati sulla ventosità. 2 IL SITO I luoghi in esame si presentano come un altipiano, con rara vegetazione e con una destinazione d'uso quasi esclusivamente agricola. L area in esame fa parte di una più vasta area rappresenta un modello tipico dei piccoli centri, definito da un nucleo abitato di non elevata estensione e da un'ampia superficie circostante con destinazione tipicamente agricola: tale caratterizzazione del territorio comporta una modesta densità abitativa media e la presenza di vaste porzioni completamente spopolate, quale ad esempio la zona prescelta per l'installazione. Nell area di interesse non vi sono che poche forme stabili di residenza abitativa. L'insediamento previsto si trova a pochi km dalla SS 106 Jonica, importante arteria di collegamento. 3 I DATI DI VENTO I dati di velocità e di direzione del vento sono stati ricavati da stazioni operanti in sito da alcuni anni e dai dati dell aeroporto di Crotone. Tali dati sono analizzati statisticamente e ne vengono evidenziati l andamento, la qualità e la consistenza. 4 IL MODELLO La stima di producibilità di un sito eolico può essere condotta con differenti metodologie. Quella più evoluta e diffusa è praticata per mezzo di un modello virtuale dell ambiente dove, all interno Pagina 2/9

3 di una modellazione statica del territorio, agiscono delle grandezze fisiche dinamiche (il vento) nel tempo osservate. Nel caso specifico tutte le elaborazioni, le stime e le valutazioni in seguito descritte sono state effettuate con il programma 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. Il programma utilizza i dati anemologici per calcolare il vento geostrofico (vento indisturbato in quota) per una superficie di diversi km di raggio. Sovrapponendo tale vento al modello del territorio, il programma valuta l'andamento della velocità media annua - e più in generale i parametri statistici della distribuzione della velocità media annua - in punti arbitrari di tale superficie, tenendo conto della sua natura orografica, della rugosità del terreno e dell'eventuale presenza di ostacoli al flusso del vento. Il campo di velocità fornito dal modello è tridimensionale e ciò consente di disporre in modo naturale anche del profilo della velocità media del vento a varie altezze dal suolo. 4.1 Area di applicazione del modello Per conferire sufficiente stabilità al calcolo è necessario disporre di un modello territoriale con superficie più vasta di quella propriamente destinata all impianto. In questo caso si è utilizzata una mappa di ca. 81 km 2, precisamente un rettangolo di 9 x 9 km, ritenuta ai fini di questo calcolo più che sufficiente. La mappa è stata derivata della cartografia di base IGM a scala 1: dalla quale sono state digitalizzate le curve di livello con passo di 25 metri di quota. Per la medesima area si è provveduto a digitalizzare la rugosità del terreno sulla base della stessa cartografia assumendo come classe di rugosità 0,03 i pascoli e i prati senza ostacoli, come classe 0,05 la macchia boschiva, arbusti e piccoli alberi sparsi, come classe 0,2 i boschi radi, come classe 0,4 i boschi fitti e i piccoli centri abitati e come 0,8 i grandi centri abitati (classificazione suggerita dai manuali del modello di calcolo WAsP adottato). All interno dell area di applicazione del modello, in funzione dell entità del sito, è stata selezionata una sub area (area di studio) entro la quale sono state effettuate tutte le successive elaborazioni. 4.2 Dati forniti al modello Come si è già accennato, per il suo funzionamento, il modello necessita dei parametri statici del territorio quali l orografia, la rugosità del terreno ed eventuali ostacoli fisici al flusso del vento, e dei parametri dinamici quali il campo di vento. I primi vengono forniti sotto forma di modello territoriale; i secondi sotto forma di una distribuzione di Weibull ottenuta dalla regressione della curva di durata della velocità del vento. Dovendo indagare il potenziale energetico disponibile sul sito ad una data altezza di mozzo e in relazione a un dato aerogeneratore, occorre inoltre fornire al modello la curva di potenza della macchina associata ad un altezza di mozzo. Pagina 3/9

4 4.3 Aerogeneratori adottati per il calcolo L aerogeneratore suggerito ai fini della presente stima di producibilità è ACCIONA AW-100/3000 da kw con rotore di 100 m. Per gli aerogeneratori è stata adottata l altezza di mozzo di 100 m, congrua per il modello di aerogeneratori in esame Aerogeneratore ACCIONA AW-100/3000 L aerogeneratore ACCIONA AW-100/3000, di costruzione tripala, ha una potenza nominale di kw. Il diametro del rotore della macchina è di 100 m; essa si avvia con un vento di circa 4 m/s (velocità di cut-in), raggiunge la potenza nominale a 11,7 m/s e si arresta a 25m/s (velocità di cutout), vedasi tavola 3. La curva di potenza utilizzata è stata riportata alla quota di 160 m s.l.m.. 5 VERIFICHE SUL MODELLO Dovendo agire all interno di un modello virtuale e volendo disporre di risultati analizzabili criticamente, prima di intraprendere qualunque attività di valutazione con WAsP occorre verificare che i dati offerti al modello abbiano prodotto un ambiente virtuale congruo con la realtà del sito, entro cui poi calare ogni simulazione. 5.1 Verifica dell approssimazione della curva di Weibull Il programma WAsP utilizza come dati di input una distribuzione di Weibull ottenuta dalla regressione della curva di durata della velocità del vento. Per verificare che il modello la interpreti in modo appropriato, occorre sincerarsi che l energia prodotta per m 2 di superficie spazzata dalle pale di un aerogeneratore fittizio calato all interno del modello e posto nel punto spaziale dell anemometro, sia congrua con quella calcolata sperimentalmente con i dati dell anemometro. Confrontando il valore di energia del vento totale derivante dai dati disponibili, con quella riportata dal valore di Power density stimato da WAsP nel punto spaziale dell anemometro si è verificato che la differenza è minima, con una leggera sottostima da parte di WAsP. Tale differenza si ritiene accettabile quando è compresa all interno di pochi valori percentuali. 5.2 Verifica del gradiente al suolo della velocità del vento Il gradiente al suolo della velocità del vento (Alfa) è il parametro che consente di estrapolare sulla verticale della stazione la velocità del vento alle varie altezze, e quindi all altezza del mozzo. L Alfa stimato da WAsP si ottiene attraverso la relazione Log(H2/H1)/Log(V2/V1), dove H1 e V1 si riferiscono all altezza e alla velocità del vento a 40 m dati disponibili e H2 e V2 si riferiscono all altezza e alla velocità del vento a 100 m (altezza del mozzo). Pagina 4/9

5 6 RISULTATI DI WAsP I risultati delle elaborazioni effettuate con il modello WAsP utilizzando i dati disponibili sono illustrati nelle Tavole 2 e 3. Nella Tavola 2 viene ricostruita sul sito la ventosità all altezza di 40m dal suolo rappresentata secondo curve isovento; le curve derivano da una griglia orizzontale col passo di 50 m che si adagia sul sito all altezza del mozzo. Partendo dalla medesima griglia viene ricostruita sulla Tavola 3 la producibilità annua presente sul sito in relazione all aerogeneratori ACCIONA AW-100/3000. Tutti i parametri sin qui stimati da WAsP risentono delle approssimazioni indotte dall ambiente virtuale. Le approssimazioni sono dovute essenzialmente al modello territoriale e alla distribuzione di Weibull. Le approssimazioni dovute al modello territoriale si possono risolvere sino a un certo punto poiché, quant anche perfetto, un modello territoriale rimane pur sempre una rappresentazione approssimativa della realtà; le approssimazioni dovute alla distribuzione di Weibull si possono correggere con opportuni metodi di aggiustamento della stima (ad esempio rapportando tutti i valori di produzione a quelli noti dell anemometro). Tali accorgimenti vengono normalmente utilizzati per correggere la stima di producibilità di un impianto ( prudenzialmente 10% rispetto al modello) e sono stati applicati al lay-out previsto. TAVOLA 2 Caratteristica del vento ad altezza 40 m Pagina 5/9

6 TAVOLA 3 Ore equivalenti di funzionamento della turbina in relazione al vento 7 LAY-OUT In condizioni di territorio uniforme, piatto e sgombro da impedimenti, un lay-out viene normalmente composto sulla base di una griglia 3 x 5 diametri di rotore orientata in base ai settori di maggiore provenienza dell energia eolica. Con territorio complesso è necessario incrociare le indicazioni della griglia con i rilievi territoriali disponibili e le eventuali aree di esclusione quali, distanza da infrastrutture, da edifici abitati, ecc. Il sito eolico di S. Fantino rappresenta un caso ibrido in quanto presenta un area predefinita all interno della quale risultano anche delle aree di esclusione dovute al zone di forte pendenza del terreno. Queste ultime però non sono tali da sovvertire le indicazioni della griglia e, nello stesso tempo, le dimensioni dell altipiano consento una disposizione su più file. 7.1 Lay-out previsto Il lay-out elaborato da è rappresentato graficamente nella Tavola 4. I contenuti numerici del calcolo di producibilità del lay-out sono invece riportati in Tabella 1, per gli aerogeneratori ACCIONA AW100/3000. Pagina 6/9

7 Aerogeneratori TAVOLA 4 Layout del parco eolico San Fantino Pagina 7/9

8 Turbine ACCIONA AW-100/3000, diametro pala 100 m, altezza mozzo 100 m, potenza nominale 3000 kw. Turbina [Numero] Produzione [MWh] Produzione (-10%) [MWh] Efficienza [%] Velocità media del vento [m/s] , , , ,3 TABELLA 1 Producibilità prevista del lay-out ipotizzato in TAVOLA 4 Come sopra accennato, l orientamento del terreno disponibile per l installazione è favorevolmente esposto ai settori di maggiore provenienza dell energia. Tale circostanza, unita al fatto che la quasi totalità dell energia deriva da questi settori, rende possibile un posizionamento ottimale delle macchine senza perdite per effetto scia. Nella Tabella 2 sono indicati i dati di producibilità stimati che evidenziano un numero elevato numero di ore equivalenti di produzione. TABELLA 2 - Energia producibile dall impianto per i vari settori di provenienza del vento Pagina 8/9

9 8 CONCLUSIONI I siti più interessanti dal punto di vista dell installazione di un impianto eolico sono caratterizzati da livelli di ventosità tali da comportare valori di utilizzazione dell'impianto almeno nell'ordine di ore annue di funzionamento alla potenza nominale. Il valore di ca ore annue di funzionamento alla potenza nominale deve essere considerato indicativo, tanto più che non tiene conto delle eventuali perdite dovute alla disponibilità effettiva per tutto l'anno degli aerogeneratori e delle perdite elettriche dell'impianto. Globalmente l'insieme di queste perdite viene valutato intorno al 10 % Le valutazioni economiche circa il ritorno dell'investimento devono essere perciò commisurate al valore di producibilità netta risultante. L impianto di S. Fantino nel Comune di Isola di Capo Rizzuto, rientra abbondantemente nei limiti indicati visto l andamento generale della ventosità nell area geografica e le proiezioni fatte in base alla presente analisi dalla quale risulta un numero di ore di funzionamento stimato per ogni macchina di oltre ore anno ed una producibiltà del parco di ca. 11 GWh anno. Tali dati rendono il sito particolarmente interessante dal punto di vista energetico ed economico. Napoli, lì 02 ottobre 2008 Pagina 9/9