SATENERG SERVIZI SATELLITARI PER LE ENERGIE RINNOVABILI DI NUOVA GENERAZIONE. Progetti Finanziati 2 Bando Tematico P.M.I. Osservazione della Terra

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1 SATENERG SERVIZI SATELLITARI PER LE ENERGIE RINNOVABILI DI NUOVA GENERAZIONE Progetti Finanziati 2 Bando Tematico P.M.I. Osservazione della Terra 13 Luglio 2011 Roma Agenzia Spaziale Italiana

2 Scopo del Progetto Il progetto SATENERG mira a sviluppare servizi IT per la pianificazione ed il monitoraggio della produzione energetica da fonti rinnovabili sfruttando dati satellitari di OT e modelli matematici per la trasformazione dell energia. A partire dall esperienza di Flyby maturata nel settore fotovoltaico e minieolico, SATENERG consente di allargare il portafoglio servizi ad tipologie di impianto di nuova generazione : - impianti solari termodinamici e fotovoltaici a concentrazione - impianti eolici off-shore SERVIZI

3 Partecipanti Prime contractor Integrazione sistema e sviluppo sottosistemi e servizi OT Sub-contractor Sviluppo sottosistema e servizi TLC Utente di riferimento per test sistemi e servizi Budget Flyby S.r.l. (Prime) PXL S.c. (subcontractor) TOTALE Autofinanz. ASI Autofinanz. ASI Autofinanz. ASI , , , , , , ,34 Durata del progetto 24 mesi

4 Impianti a concentrazione termodinamici - CSP Il solare termodinamico a concentrazione è una tecnologia che permette lo sfruttamento della componente diretta dell energia solare per alimentare un sistema termodinamico per la generazione della energia elettrica. Principio generale di funzionamento Concentrazione dei raggi solari in un tubo ricevitore utilizzando specchi parabolici altamente riflettenti che inseguono la posizione del sole All interno del tubo scorre un fluido termovettore che si riscalda raggiungendo temperature elevate ed alimenta una caldaia per generare vapore Il vapore alimenta una turbina che genera energia elettrica

5 Impianti fotovoltaici a concentrazione - CPV Il solare fotovoltaico a concentrazione è una tecnologia che permette lo sfruttamento della componente diretta dell energia solare per produrre energia elettrica per effetto fotovoltaico. Principio generale di funzionamento Concentrazione dei raggi solari su un piano focale utilizzando specchi parabolici altamente riflettenti che inseguono la posizione del sole o inseguitori a lenti di Fresnel Sul piano focale sono presenti celle fotovoltaiche ad elevata efficienza per radiazione collimata che producono corrente continua che viene trasformata da inverter in corrente alternata

6 Scenari di mercato Le tecnologie CSP / CPV e eolico off-shore sono decisamente preponderanti sulle altre tipologie di fonti rinnovabili nella regione EUMENA (Europa, Middle East, Nord Africa) : CSP/CPV 30GW nel 2020 (zona EUMENA) Eolico off-shore 37 GW al 2015 (zona Europa)

7 Perché i satelliti di OT - Ottici i sistemi a concentrazione necessitano della massima disponibilità di radiazione solare diretta : necessità di comprendere sulla base della climatologia locale la disponibilità di tale componente, soprattutto per i paesi del Mediterraneo il controllo in termini di verifica di efficienza del sistema durante l esercizio comporta l utilizzo di perieliometri di elevato costo e complessa manutenzione => componenti della radiazione solare diretta e diffusa valutati da immagini ottiche OT SATELLITI OT con payload OTTICI MSG ENVISAT PRISMA

8 Perché i satelliti di OT- Ottici Calcolo da dati satellitari dell irradianza diretta normale Dati satellitari Riflettanza apparente Indice di nuvolosità Indice di cielo sereno Riflettanza in caso di cielo sereno e totalmente nuvoloso Serie temporale dati satellitari + Cloud Mask G = Irradianza globale orizzontale Irradianza globale orizzontale nel caso di cielo sereno Modello di cielo sereno Modello per separare G nelle due componenti diretta e diffusa Irradianza diretta su superficie normale Esempio di mappa di irradiazione solare stimata usando dati del satellite MSG.

9 Perché i satelliti di OT - SAR i sistemi eolici off-shore sono in posizioni dove non è ben conosciuta la ventosità per mancanza di centraline anemometriche posizionate in mare - necessità di statistica climatologica in termini di intensità del vento - necessità di verifica del valore della intensità giornaliera per comparazione con anemometri montati presso impianto - interesse per nowcasting intensità del vento per previsione producibilità impianto per bilanciamento della rete => misura e previsione di campi di vento da satellite in area marina SATELLITI EO con payload SAR COSMOSKYMED ENVISAT TERRASAR X

10 Perché i satelliti di OT - SAR Stima dell intensità del vento su area marina da immagine SAR Esempio di mappa di vento calcolata utilizzando i dati ENVISAT

11 Perché i satelliti di TLC sia i sistemi CSP/CPV che eolici off-shore sono installati in luoghi remoti in cui non sono disponibili sistemi di comunicazione su cavo o cellulare : -> necessità di link satellitare durante l installazione -> necessità di link satellitare per trasmissione dati durante l esercizio Sottosistema Servizi EO Sottosistema TLC DATI SATELLITARI CENTRO DI CONTROLLO SISTEMA TLC RACCOLTA DATI PRODUZIONE IMPIANTO RACCOLTA DATI AMBIENTALI IN LOCO RACCOLTA DATI SORVEGLIANZA SERVIZIO WEB-GIS DATABASE : DATI AMBIENTALI STORICI INTERFACCIA VOCE UTENTE GESTORI IMPIANTI ENERGETICI OPERATORI SULL'IMPIANTO INTERVENTI MANUTENZIONE PER DI utenti interfaccia utente sorgente dati

12 Metodologia sviluppo SATENERG Utilizzare i dati Earth Observation SAR e Ottici di archivio ed in tempo reale effettuando analisi storiche per la descrizione della produttività attesa di impianti da progettare o che sono in funzione. DATI EO SATELLITARI OTTICI SAR CALCOLO IRRADIANZA DIRETTA SU SUPERFICIE NORMALE CALCOLO VELOCITÀ DEL VENTO MODELLO CAMPO SOLARE MODELLO SPECCHI RIFLETTENTI MODELLO TURBINE EOLICHE MODELLO CENTRALE TERMOELETTRICA MODELLO MODULI FOTOVOLTAICI MODELLO INVERTER MODELLO INVERTER CONTROLLO DELLA PRODUZIONE DATI PRODUZIONE IMPIANTO INTERFACCIA WEB-GIS - Analisi performances & generazione allarmi

13 Nuovi servizi IT, basati sull utilizzo di satelliti EO, per: Tipologia servizi SATENERG Determinazione della producibilità su base statistica di impianti solari di nuova generazione (a concentrazione fotovoltaici - CPV e termici CSP ) Determinazione della producibilità su base statistica di impianti eolici offshore. Telecontrollo in tempo reale di impianti solari a concentrazione e impianti eolici offshore Nowcasting produzione impianti solari a concentrazione e impianti eolici offshore.

14 Impianto CPV CPV-Controller: schema di principio Earth Observation Satellites datalogger GPRS/ADSL/SAT link Satellite link sensori Centro Elaborazione Dati contatore allarmi SMS inverter Interfaccia Web per il controllo da remoto

15 CPV-Controller: controllo dell efficienza (1) i dati sulle proprietà ottiche atmosferiche del luogo in cui è situato l impianto vengono ricavati da diversi satelliti e da sensori in-situ (3) i valori di irradianza e di temperatura vengono calcolati per la regione in cui sono presenti gli impianti di interesse (2) la produzione effettiva di energia viene monitorata da datalogger ed inviata al portale SATENERG. 800 W/m2 200 W/m2 DB Modello opto-elettronico dell impianto (5) la produzione di energia teorica viene monitorata e confrontata con quella reale. Vengono identificate possibili cause di malfunzionamento dell impianto ed inviati allarmi via /sms (4) un modello di rendimento energetico viene applicato ai parametri propri dell impianto letti da un database geografico (posizione, caratteristiche moduli fotovoltaici, orientamento ed inclinazione, inverter, turbine, ostacoli per zone d ombra,..)

16 SATENERG Contatti: Dr. Emilio Simeone General Manager Ing. Andrea Masini Remote Sensing Tel. (+39)

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