ADETTO ISTALLAZIONE E MANUTENZIONE IMPIANTI A RISPARMIO ENERGETICO E AD ENERGIA ALTERNATIVA

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1 ADETTO ISTALLAZIONE E MANUTENZIONE IMPIANTI A RISPARMIO ENERGETICO E AD ENERGIA ALTERNATIVA 1

2 Si è supposto di dover realizzare un impianto eolico a Palermo, Enna, Trapani Agrigento, Messina. Determinare la potenza realmente disponibile nei siti di istallazione, supponendo per ogni città le seguenti condizioni di terreno: I. Mare aperto o campagna senza ostacoli, ghiaccio; II. ; III. Area sub urbana o industriale o foreste permanenti; IV. Area urbana in cui almeno il 15% della superficie sia coperta da edifici la cui altezza media supera i 15 m. Aiutandoti con la tabella sotto riportata, determinare il diagramma di velocità di ogni città presa in esame e la distribuzione di l sapendo che per ogni città la distribuzione sono come in tabella seguente: A ( coefficiente di scala ) k (coefficiente di forma) s ( corfficiente di assenza di %) Palermo 4,38 1,72 15,61 Enna 6,33 1,88 9,26 Trapani 5,65 1,89 26,79 Agrigento 6,20 1,92 22,13 Messina 5,90 1,87 19,74 h* [m] α Mare aperto o campagna senza ostacoli, ghiaccio sparse e alberi radi Area sub urbana o industriale o foreste permanenti Area urbana in cui almeno il 15% della superficie sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15 m , , , ,30 2

3 Determinare i profili di velocità nei vari siti di riferimento utilizzando la formula esponenziale in alfa. Sintesi delle caratteristiche anemologiche dei siti: La velocità del è stata misurata da anemometri posti a 25m di altezza dal suolo. Si sono raggruppati i dati e sono state fatte le carte dei venti da cui si evince, per ogni comune di interesse, la velocità media annua del. I dati estratti sono i seguenti: P a l e r m o E n n a T r a p a n i 5 m/sec 5 m/sec 7 m/sec A g r i g e n t o 6 m/sec M e s s i n a 5 m/sec Supponendo di volere una potenza prefissata di 200Kwp determinare le caratteristiche geometriche che deve avere un palo eolico nei vari siti di riferimento. Il calcolo delle caratteristiche geometriche, che i pali eolici devono avere, considera: la potenza teorica prevista, le perdite di potenza, di varia natura, che avvengono più o meno in un anno. Il valore sottratto è pari al 44%. Un altro valore da considerare è la densità del definito con il simbolo ρ pari a 1,225, e per finire, si considera la velocità del misurata all altezza di 25m come riportano le carte dei venti. Potenza prefissata (W) perdite ρ Velocità Velocità al cubo Città Superficie del rotore Calcolo del raggio al quadrato Valore del raggio % 1, Palermo 5903, ,104 43, % 1, Enna 5903, ,104 43, % 1, Trapani 2151,38 684, , % 1, Agrigento 3416, ,444 32, % 1, Messina 5903, ,104 43,35 Dai dati riportati in tabella si può dimensionare il prospetto dell aerogeneratore del progetto. 3

4 Prospetto dell aerogeneratore del progetto a Palermo, a Enna e a Messina. Prospetto dell aerogeneratore del progetto ad Agrigento. 4

5 Prospetto dell aerogeneratore del progetto a Trapani. Per il calcolo della velocità del nei siti di ferimento a diverse quote si ha la seguente relazione: In questa formula v 0 è la velocità del presunta all altezza h, h* è l altezza della torre, h è l altezza a cui viene misurata la velocità media annua del deducibile dalle carte, α è il coefficiente di rugosità. 5

6 Applicando la suddetta, quindi, consegue che si avrà a : P A L E R M O v 0 h h 0 h/h 0 α v ,12 5, ,16 6, ,22 6, ,33 7,90 E N N A v 0 h h 0 h/h 0 α v ,12 5, ,16 6, ,22 6, ,33 7,90 T R A P A N I v 0 h h 0 h/h 0 α v ,12 8, ,16 8, , ,33 11,06 TIPOLOGIA DI TERRENO Mare aperto, laghi con 5 km di estensione sopra Terreno agricolo con case Aree suburbane o industriali o foreste permanenti Area urbanea in cui almeno il 15% della supervicia sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15m TIPOLOGIA DI TERRENO Mare aperto, laghi con 5 km di estensione sopra Terreno agricolo con case Aree suburbane o industriali o foreste permanenti Area urbanea in cui almeno il 15% della supervicia sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15m TIPOLOGIA DI TERRENO Mare aperto, laghi con 5 km di estensione sopra Terreno agricolo con case Aree suburbane o industriali o foreste permanenti Area urbanea in cui almeno il 15% della supervicia sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15m 6

7 A G R I G E N T O v 0 h h 0 h/h 0 α v ,12 7,09 TIPOLOGIA DI TERRENO Mare aperto, laghi con 5 km di estensione sopra ,16 7,49 Terreno agricolo con case Aree suburbane o ,22 8,14 industriali o foreste permanenti ,33 9,48 Area urbanea in cui almeno il 15% della supervicia sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15m M E S S I N A v 0 h h 0 h/h 0 α v ,12 5, ,16 6,24 TIPOLOGIA DI TERRENO Mare aperto, laghi con 5 km di estensione sopra Terreno agricolo con case ,22 6, ,33 7,90 Aree suburbane o industriali o foreste permanenti Area urbanea in cui almeno il 15% della supervicia sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15m Si sottolinea che la velocità del v 0, per ogni comune di interesse, varia costantemente, producendo, ad una data altezza della torre e tipologia di suolo, una velocità (v ) sempre variabile. Per essere in grado di prevedere la produzione di una turbina eolica è necessario sapere esattamente quante volte il soffia e con quanta forza. I dati ottenuti dalla precedente formula ordinati in classi di velocità (m/s) sono utilissimi per determinare l'energia contenuta nel, nelle città, e sono esprimibili tramite la distribuzione di frequenza. La distribuzione di l è una buona approssimazione per conoscere la distribuzione della velocità del : 7

8 In questa formula A è il coefficiente di scala in m / sec, è utile per calcolare la velocità del in proporzione alla velocità media del stesso. k è il coefficiente di forma. Applicando la suddetta, quindi, consegue che si avrà: GRAFICO DEL VENTO IN FUNZIONE DEL TIPO DI TERRENO A PALERMO Mare aperto, laghi con 5 km di estensione sopra Velocità χ= 2 Y= 17,84%

9 Velocità χ= 2 Y= 17,93% Aree suburbane o industriali o foreste permanenti Velocità χ= 2 Y= 17,96% 9

10 Area urbanea in cui almeno il 15% della supervicia sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15m Velocità χ= χ=2 Y= 17,74% 10

11 GRAFICO DELLA DISTRIBUZIONE DEL VENTO IN FUNZIONE DEL TIPO DI TERRENO A ENNA Mare aperto, laghi con 5 km di estensione sopra χ= Y= 13,05% 11

12 χ= Y= 13,04% Aree suburbane o industriali o foreste permanenti χ= 3 Y= 13,04%

13 Area urbanea in cui almeno il 15% della supervicia sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15m χ= 3 Y= 1 1 GRAFICO DEL VENTO IN FUNZIONE DEL TIPO DI TERRENO A TRAPANI Mare aperto, laghi con 5 km di estensione sopra χ= 3 Y= 14,

14 χ= 3 Y= 14, Aree suburbane o industriali o foreste permanenti χ= 3 Y= 14,

15 Area urbanea in cui almeno il 15% della supervicia sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15m χ= Y= 14,67 1 GRAFICO DEL VENTO IN FUNZIONE DEL TIPO DI TERRENO AD AGRIGENTO Mare aperto, laghi con 5 km di estensione sopra χ= Y= 13,49%

16 χ= Y= 13,49% χ= 3 Y= 13,48%

17 Area urbanea in cui almeno il 15% della supervicia sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15m χ= 3 Y= 13,44% GRAFICO DEL VENTO IN FUNZIONE DEL TIPO DI TERRENO A MESSINA Mare aperto, laghi con 5 km di estensione sopra χ= Y= 13,95%

18 χ= 3 Y= 13,95% Aree suburbane o industriali o foreste permanenti χ= 3 Y= 13,95%

19 Area urbanea in cui almeno il 15% della supervicia sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15m χ= Y= 13,95% Dai valori sopra riportati nei grafici, sia per città che per tipologia di terreno, si è evidenziato il valore massimo necessario per determinare la produttività dell impianto per ore annue, considerando il coefficiente di assenza ore di s. La formula da applicare sarà la seguente: (Fw max 8760) s In questa formula vediamo: Fw max indica il valore massimo estraibile dal fattore, 8760 è il prodotto tra le ore contenute in un giorno ( 24 ) e i giorni contenuti in un anno ( 365 ), S è il valore percentuale di ore in assenza di, specifico per il sito eolico, P a l e r m o Fw max ORE / ANNUE Mare aperto o campagna senza ostacoli, ghiaccio S ( coefficiente di assenza di % ) N. ore annue produttive ore assenza 17,84% , Area sub urbana o industriale o foreste permanenti 17, , ,7 17, , ,7 19

20 Area urbana in cui almeno il 15% della superficie sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15 m. 17, , ,8 E n n a Fw max ORE / ANNUE Mare aperto o campagna senza ostacoli, ghiaccio S ( coefficiente di assenza di % ) N. ore annue produttive ore assenza 13, , ,2 Area sub urbana o industriale o foreste permanenti Area urbana in cui almeno il 15% della superficie sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15 m. 13, , ,8 13, , ,4 13, , ,1 T R A P A N I Fw max ORE / ANNUE Mare aperto o campagna senza ostacoli, ghiaccio S ( coefficiente di assenza di % ) N. ore annue produttive ore assenza 14, ,79 937,3 Area sub urbana o industriale o foreste permanenti Area urbana in cui almeno il 15% della superficie sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15 m. 14, ,79 940,8 14, ,79 937,1 14, ,79 941,0 A G R I G E N T O Fw max ORE / ANNUE Mare aperto o campagna senza ostacoli, ghiaccio S ( coefficiente di assenza di % ) N. ore annue produttive ore assenza 13, , , ,13 920,1 20

21 Area sub urbana o industriale o foreste permanenti Area urbana in cui almeno il 15% della superficie sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15 m. 13, ,13 919,7 13, ,13 916,6 M E S S I N A Fw max ORE / ANNUE Mare aperto o campagna senza ostacoli, ghiaccio S ( coefficiente di assenza di % ) N. ore annue produttive ore assenza 13, ,74 979,4 Area sub urbana o industriale o foreste permanenti Area urbana in cui almeno il 15% della superficie sia coperta da edifici la cui altezza media superi i 15 m. 13, ,74 979,9 13, ,74 980,6 13, ,74 980,7 A questo punto, avendo confrontato i grafici di ogni città, per ogni tipologia di territorio, con i grafici di potenza degli aerogeneratori tabellati, si procede alla scelta della configurazione più corrispondente alla tipologia di terreno per ogni città oggetto di studio. Data 27 / 10 / 2011 FIRMA 21