Parco Eolico Mercatello ELABORATO DA APPROVATO DA DATA REVISIONE Dott.ssa Sara Gardini Ing. Cristiano Vitali 24/04/2012 03
Pagina 1 di 37 Indice 1. Generale 2 2. Descrizione del sito 3 3. Progetto Parco Eolico 4 3.1. Layout 4 3.2. Caratteristiche aerogeneratore 6 4. Dati del Vento 13 4.1. Strumenti utilizzati 13 4.2. Analisi Anemologica 15 4.3. Elaborazione e Risultati Misure 20 4.3.1. Correlazione e Storicizzazione dei dati anemometrici 21 4.3.2. Stazione Anemometrica 0102_MERCATELLO Risultati Misure 24 5. Il modello 27 5.1. Definizione del modello di flusso 27 5.2. Modello di scia e calcolo dell energia prodotta 29 5.3. Densità dell aria 30 6. Stima della producibilità del Parco Eolico 32 7. Conclusioni 37
Pagina 2 di 37 1. GENERALE Società: TRE - Tozzi Renewable Energy S.p.A. Luogo: Sito: Mercatello Provincia: Pesaro - Urbino (PU) Regione: Marche Coordinate di riferimento Gauss Boaga Est: Est min 2.303.105 Nord min 4.831.287 Est max 2.303.275 Nord max 4.832.442 Progetto Parco Eolico: Numero aerogeneratori: 4 Costruttore aerogeneratori: REpower / ENERCON Tipo aerogeneratore: REpower MM-92 Evolution (2,05 MW) ENERCON E-82 (2,0 MW) Altezza mozzo: 78,5 / 85,0 m Diametro rotore: 92,5 / 82,0 m Potenza totale nominale Parco Eolico: con REpower MM-92 Evolution (2,05 MW) 8,2 MW con ENERCON E-82 (2,0 MW) 8,0 MW
Pagina 3 di 37 2. DESCRIZIONE DEL SITO Il sito si colloca su un crinale appenninico ad orografia articolata nel Comune di Mercatello, ai confini fra Marche ed Umbria. L impianto si estende per circa 1,2 km lineari sul crinale ad una quota media attorno agli 890 m s.l.m. con orientamento Nord - Nord Est / Sud - Sud Ovest. La morfologia del crinale è nel complesso dolce e in sommità il crinale offre spazi di ampiezza idonea all installazione di macchine eoliche. Il terreno, di formazione argillosa arenacea, risulta principalmente adibito ad attività agricole. La vegetazione in sito è costituita da boschi cedui, costituiti da alberi di medio - basso fusto, che si aprono in piccole radure, spesso in corrispondenza dei punti dove è prevista l installazione degli aerogeneratori. Di seguito alcune riprese fotografiche del sito.
Pagina 4 di 37 L altezza delle posizioni interessate all installazione degli aerogeneratori varia fra 900 e 870 m s.l.m.. La mappa digitale necessaria alla modellazione del flusso del vento copre un area di 10 Kmq e comprende una dettagliata caratterizzazione della rugosità e della orografia del terreno. L analisi anemologica del sito è stata effettuata utilizzando i dati di vento di una stazione anemometrica interna all area interessata alla realizzazione dell impianto. La stazione (denominata 0102_MERCATELLO) installata il 13-04-2010 è dotata di 3 sensori di velocità, rispettivamente a 50m, 40m e 30m e 2 sensori di direzione posizionati a 50m e 40m s.l.s. In data 13-05-2011 è stato aggiunto un sensore di direzione anche a 40m. La stazione anemometrica è inoltre corredata di sensore di temperatura, per una migliore stima dei parametri ambientali necessari alla valutazione della potenza dell impianto eolico. Il periodo di misura dei dati del vento utilizzato per il calcolo della resa energetica del parco eolico copre un arco temporale di 23,6 mesi. 3. PROGETTO PARCO EOLICO 3.1. Layout Il layout ipotizzato è costituito da 4 aerogeneratori. Per una più approfondita indagine, al momento, come aerogeneratori di progetto ne sono stati individuati due: REpower MM-92 Evolution (2,05 MW) e ENERCON E-82 (2,0 MW). Complessivamente, quindi, si ha una potenza nominale totale installata di 8,2 MW se si considerano aerogeneratori REpower MM 92 Evolution (2,05 MW) oppure di 8,0 MW se si prendono in considerazione ENERCON E82 (2,0 MW). La figura sotto riportata da una visualizzazione del layout:
Pagina 5 di 37 Le coordinate Gauss Boaga Est aerogeneratori sono: e la quota altimetrica s.l.m. relative ad ognuno dei suddetti
Pagina 6 di 37 Aerogeneratore X Est [m] Y Nord [m] Quota s.l.m.[m] WTG03 2.303.105 4.831.287 912,50 WTG04 2.303.225 4.831.896 890,00 WTG05 2.303.221 4.832.148 883,00 WTG06 2.303.275 4.832.442 900,50 3.2. Caratteristiche aerogeneratore Ai fini del calcolo della producibilità annua del parco eolico è necessario che la potenza in uscita ed il coefficiente di spinta dell aerogeneratore siano funzione della velocità media del vento ogni 10 minuti. Di seguito sono riportate le specifiche tecniche dei due modelli di aerogeneratore considerati per la stima di resa dell impianto. Inoltre sono rappresentate nel loro sviluppo la curva di potenza e del coefficiente di spinta garantiti dal costruttore in funzione della velocità media del vento all altezza mozzo alla densità dell aria standard pari a 1,225 Kg/m 3. Nel caso in cui la densità dell aria, nelle aree relative al sito in questione, si scosti dal suddetto valore standard è necessario correggere le curve di potenza e del coefficiente di spinta in riferimento alla densità realmente rilevata.
Pagina 7 di 37 REpower MM-92 Evolution con potenza nominale 2050kW
Pagina 8 di 37 Nel nostro caso, le grandezze necessarie alla valutazione della producibilità sono: Diametro rotore [m] 92,5 Altezza mozzo [m] 78,5 Velocità vento di cut-in [m/s] 3,0 Velocità vento nominale [m/s] 12,5 Velocità vento di cut-out [m/s] 24,0 Di seguito la curva di potenza e del coefficiente di spinta: Velocità del vento [m/s] Potenza [kw] Coefficiente di spinta Velocità del vento [m/s] Potenza [kw] Coefficiente di spinta 3 20 0,98 14 2050 0,23 4 94 0,87 15 2050 0,19 5 205 0,79 16 2050 0,15 6 391 0,79 17 2050 0,13 7 645 0,79 18 2050 0,11 8 979 0,79 19 2050 0,09 9 1375 0,74 20 2050 0,08 10 1795 0,69 21 2050 0,07 11 2000 0,54 22 2050 0,06 12 2040 0,39 23 2050 0,06 13 2050 0,29 24 2050 0,05
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Pagina 10 di 37 ENERCON E-82 con potenza nominale 2000kW
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Pagina 12 di 37 Nel nostro caso, le grandezze necessarie alla valutazione della producibilità sono: Diametro rotore [m] 82 Altezza mozzo [m] 85 Velocità vento di cut-in [m/s] 2,0 Velocità vento nominale [m/s] 12 Velocità vento di cut-out [m/s] 28-34 Di seguito la curva di potenza e del coefficiente di spinta: Velocità del vento Potenza Coefficiente Velocità del vento Potenza Coefficiente [m/s] [kw] di spinta [m/s] [kw] di spinta 2 3 0,789 14 2050 0,283 3 25 0,792 15 2050 0,227 4 82 0,782 16 2050 0,186 5 174 0,789 17 2050 0,154 6 321 0,785 18 2050 0,130 7 532 0,786 19 2050 0,110 8 815 0,782 20 2050 0,096 9 1180 0,777 21 2050 0,084 10 1612 0,777 22 2050 0,074 11 1890 0,780 23 2050 0,066 12 2000 0,490 24 2050 0,059 13 2050 0,364 25 2050 0,053
Pagina 13 di 37 4. DATI DEL VENTO 4.1. Strumenti utilizzati I dati rilevati dalla strumentazione necessaria all individuazione delle potenzialità anemologiche di un sito, possono ritenersi rappresentativi di tutta l area interessata alla realizzazione dell impianto, se tale strumentazione è a considerevole distanza da ostacoli o irregolarità territoriali che modificano il flusso indisturbato della vena fluida. Relativamente al parco eolico in oggetto è stata condotta una campagna anemologica attraverso una torre anemometrica posizionata internamente all area di layout. La ventosità rilevata nel punto di installazione della stazione di misura risulta, quindi, essere perfettamente rappresentativa dell area di interesse, data la perfetta analogia in termini di orografia, rugosità ed esposizione ai venti predominanti. La figura di seguito, a dimostrazione di quanto sopra esposto, fornisce una visualizzazione della posizione baricentrica della torre anemometrica (denominata 0102_MERCATELLO) rispetto all impianto.
Pagina 14 di 37 Le coordinate metriche Gauss Boaga Est e la quota della postazione anemometrica sono: ID anemometro X Est [m] Y Nord [m] Quota [m] Periodo misura 0102_MERCATELLO 2.303.126 4.831.926 889 13/04/2010 31/03/2012 La stazione è costituita da un sostegno tubolare di altezza 50m ancorato al suolo mediante stralli ed è dotata di sensori per la misura delle velocità del vento posizionati su mensole poste a 50m, 40m e 20m
Pagina 15 di 37 dal suolo e di sensori per la misura della direzione a 50m e 20m dal suolo. In data 13-05-2011 è stato aggiunto un ulteriore sensore di direzione a 40m. La torre è inoltre corredata di un sensore di temperatura posto a 5m dal suolo. I sensori di velocità e direzione sono calibrati e rispettivamente di tipo NRG #40C e NRG #200P. Il certificato di calibrazione è accluso alla documentazione che certifica l installazione della stazione. Il sensore di temperatura è invece del tipo NRG 110P. Il sistema di acquisizione dati utilizzato, alloggiato alla base della torre anemometrica, è costituito da data logger SECONWIND NOMAD 2: esso campiona i valori di velocità e direzione ogni secondo e registra su memoria statica i valori medi di velocità e direzione ogni 10 minuti. Per tale intervallo registra anche il valore massimo di velocità e la deviazione standard di velocità e direzione. 4.2. Analisi Anemologica I dati grezzi così rilevati, ovvero intensità e direzione medie del vento ogni dieci minuti, sono file binari che vengono successivamente transcodificati in formato testo leggibile. La transcodificazione del dato grezzo proveniente dall anemometro ed acquisito dal data-logger è stata effettuata adottando la seguente funzione di trasferimento, così come indicato nel relativo certificato di calibrazione di ogni sensore di velocità: Velocità del vento [m/s] = a*f [Hz] + b dove: f indica il segnale proveniente dall anemometro espresso in Hz; a valore di slope espresso in (m/s)/hz; b valore di offset espresso in m/s.
Pagina 16 di 37 Luogo Cod. Altezza Cod. Slope Offset St. Err. (Y) Coeff. Anemometro Anemometro [m] Sensore [(m/s)/hz] [m/s] [m/s] Correlaz. 20 09 5355 0,77843 + 0,00133 0,314 + 0,018 0,021 0,999984 Mercatello 0102 40 09 5349 0,77476 + 0,00187 0,313 + 0,025 0,032 0,999968 50 09 5260 0,77970 + 0,00214 0,318 + 0,028 0,037 0,999959 Una volta transcodificati, i dati sono stati validati, cioè si è verificato che le misure acquisite non presentassero anomalie dovute a: Formazione di ghiaccio; Cattivo funzionamento delle apparecchiature; Altri eventi di tipo meteorologico. Tutte le registrazioni anomale sono state esaminate e idoneamente contrassegnate per evitare una loro futura rianalisi. In particolare, durante la fase di validazione dei dati sono stati effettuati gli interventi di eliminazione dati per quei periodi di guasti dei sensori. Altre eliminazioni di dati sono state effettuate in corrispondenza di periodi di tempo invernali in cui i sensori rimanevano fermi per lunghi periodi tali da ipotizzare formazioni di ghiaccio e conseguente blocco dei sensori. Tali interventi di eliminazione dati sono stati effettuati anche sulla base dell analisi degli andamenti della temperatura acquisita dal data logger che ha permesso di evidenziare una climatologia del sito di Mercatello. Di seguito la calendar view delle disponibilità dei dati di velocità e di direzione giorno per giorno per ciascun sensore della stazione 0102_MERCATELLO: per ciascun giorno del mese è indicato il numero di campioni (acquisendo ogni dieci minuti, il numero totale di campioni giornaliero è 144). In particolare, se compare 144 si ha disponibilità totale del dato (100%) mentre se è presente 0 si ha l indisponibilità totale del dato per tutto il giorno.
Pagina 17 di 37 VELOCITA E DIREZIONE 50m 50,0m C2 Month/Yea r % Day 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 apr-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 mag-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 giu-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 lug-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 ago-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 set-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 ott-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 nov-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 dic-10 56,8 144 50 0 0 0 144 144 144 144 144 144 113 0 0 34 144 118 144 80 86 144 144 144 144 144 39 0 0 0 0 0 gen-11 48,3 0 0 0 0 0 144 144 144 144 144 144 144 102 56 144 144 144 144 144 0 0 0 0 0 66 136 70 0 0 0 0 feb-11 59,7 0 80 144 144 144 144 144 17 133 144 70 144 124 144 53 0 132 144 144 140 77 28 0 0 0 29 86 0 mar-11 61,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 apr-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 mag-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 giu-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 lug-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 ago-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 set-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 ott-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 nov-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 dic-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 gen-12 92,3 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 88 0 0 feb-12 43,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 87 144 144 144 80 54 144 144 144 144 144 144 144 144 mar-12 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 All 90
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Pagina 19 di 37 VELOCITA E DIREZIONE 20m 20,0m C2 Month/Yea r % Day 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 apr-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 mag-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 giu-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 lug-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 ago-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 set-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 ott-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 nov-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 dic-10 56,8 144 50 0 0 0 144 144 144 144 144 144 113 0 0 34 144 118 144 80 86 144 144 144 144 144 39 0 0 0 0 0 gen-11 48,3 0 0 0 0 0 144 144 144 144 144 144 144 102 56 144 144 144 144 144 0 0 0 0 0 66 136 70 0 0 0 0 feb-11 59,7 0 80 144 144 144 144 144 17 133 144 70 144 124 144 53 0 132 144 144 140 77 28 0 0 0 29 86 0 mar-11 61,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 apr-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 mag-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 giu-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 lug-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 ago-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 set-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 ott-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 nov-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 dic-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 gen-12 92,3 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 88 0 0 feb-12 43,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 87 144 144 144 80 54 144 144 144 144 144 144 144 144 mar-12 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 All 90
Pagina 20 di 37 4.3. Elaborazione e Risultati Misure I dati anemometrici disponibili per la valutazione della produzione attesa per l impianto eolico di Mercatello, sono quelli ottenuti dal processo di validazione dei dati rilevati a 50m dal suolo dalla stazione anemometrica 0102_MERCATELLO. I risultati ottenuti dall elaborazione dei dati sono sinteticamente riportati nella seguente tabella: Stazione anemometrica H anemometro [m] Periodo di rilevazione [mesi] Parametri della distribuzione di Weibull Velocità media U [m/s] A [m/s] k 0102_MERCATELLO 50 23,6 4,799 5,342 1,5665 Per un più corretto ed attendibile calcolo della resa energetica del parco eolico, dato il periodo di rilevazione, si è ritenuto necessario verificare il posizionamento della velocità media ottenuta rispetto ad un periodo di tempo superiore, effettuando una valutazione della velocità di lungo periodo anche in considerazione di una riduzione del grado di incertezza ad essa associata. Tale valutazione della media storica è stata effettuata grazie alla disponibilità di dati interni di lungo periodo provenienti da una stazione di riferimento sita in area non eccessivamente distante dal sito in esame e di caratteristiche tali da essere rappresentativa anche del sito interessato.
Valutazione Risorsa Eolica e Pagina 21 di 37 4.3.1. Correlazione e Storicizzazione dei dati anemometrici E possibile effettuare la valutazione della distribuzione della velocità del vento di lungo periodo in un particolare sito confrontando i dati di breve periodo (rilevati nel sito stesso) con quelli contemporanei di una stazione storica (o di più stazioni storiche) di cui si dispone della velocità media di lungo periodo (possibilmente diversi anni). Le stazioni da confrontare devono però essere il più possibile vicine tra loro, nelle medesime condizioni orografiche e devono essere sottoposte agli stessi regimi di vento, ovvero presentare un elevato grado di correlazione fra le misure. Nel nostro caso, si è proceduto alla stima della velocità di lungo periodo della stazione 0102_MERCATELLO. In particolare, i dati di vento sono stati confrontati, correlati e successivamente storicizzati con quelli acquisiti dal sensore anemometrico posto a 40m dal suolo della stazione di riferimento e di proprietà denominata 0069_MONTE TORRINI. La figura di seguito mostra la posizione della stazione 0069_MONTE TORRINI rispetto alla stazione anemometrica di parco. Il periodo di rilevamento di tale stazione storica copre un arco temporale di circa 63 mesi. 24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
Pagina 22 di 37 Sono stati confrontati i dati di vento delle stazioni mediati su base oraria, settimanale e mensile. In tutti e tre i casi sono stati ottenuti ottimi risultati in termini di correlazione. Vengono qui di seguito riportati i soli risultati ottenuti utilizzando le medie orarie che, in termini di storicizzazione, sono più conservativi, ovvero la produzione stimata con tale mediazione risulta più contenuta in termini quantitativi. La figura di seguito mostra il grafico della correlazione della velocità oraria rilevata in un stesso periodo di acquisizione dalle suddette stazioni. Nella figura vengono rappresentati la retta di regressione lineare (con relativa equazione) ed il coefficiente di correlazione R, indice quantitativo della bontà della correlazione stessa. Come si evince dal grafico, il valore di correlazione è buono e conferma che 0102_MERCATELLO e 0069_MONTE TORRINI sono sottoposte ai medesimi regimi di vento e che quindi è possibile utilizzare i dati della suddetta stazione storica per valutare la ventosità di lungo periodo.
Pagina 23 di 37 I parametri della retta di regressione lineare vengono utilizzati come fattori di trasformazione della distribuzione del vento da un punto all altro del territorio. Tali fattori infatti spiegano, se pur in modo molto esemplificativo, i fenomeni di accelerazione o decelerazione della vena fluida che scorre su di un area. Pertanto tale retta, intesa come funzione di trasformazione dell intensità del vento da un punto all altro dell area, può essere considerata valida anche nel tempo e quindi usata per valutare la ventosità del sito nel lungo periodo. Nella tabella di seguito si riportano i dati utili della correlazione: numero di mesi di acquisizione contemporanea, coefficiente di correlazione, parametri identificativi della retta di regressione, velocità media di breve periodo (rilevata nel periodo di sovrapposizione), velocità media di lungo periodo e coefficiente di storicizzazione (pari al rapporto tra la ventosità di lungo periodo e quella rilevata nel breve periodo). Stazione anemometrica / Stazione di riferimento N. mesi di correlazione Coeff. di correlazione Parametro A Parametro B Velocità media breve periodo [m/s] Velocità media lungo periodo [m/s] Coefficiente di storicizzazione 0102_ MERCATELLO / 0069_MONTE TORRINI 23 0,8536 0,6329 0,5324 4,51 4,63 1,03 Il coefficiente di storicizzazione dimostra che, per la stazione 0102_MERCATELLO, nel breve periodo di acquisizione si è riscontrata una ventosità il cui valor medio è di qualche punto percentuale inferiore al valore di ventosità di lungo periodo. Per definire quindi l anemologia del sito di Mercatello, in input al modello atto alla valutazione di producibilità, sarà utilizzata la serie di dati raccolti di 0102_MERCATELLO aumentandone l intensità di una quota (intesa come media delle due stime effettuate) corrispondente al 3,0%.
Pagina 24 di 37 4.3.2. Stazione Anemometrica 0102_MERCATELLO Risultati Misure Vengono di seguito riportate la distribuzione di frequenza della velocità e della direzione del vento per i dati misurati e storicizzati a 50m della stazione anemometrica 0102_MERCATELLO. Per l intensità della velocità del vento vengono riportati sia l andamento dei valori dei coefficienti di scala e di forma della funzione di Weibull (funzione densità di probabilità) che approssima la distribuzione di frequenza misurata, sia una tabella del coefficiente di forma, della velocità media, del coefficiente di scala e la relativa frequenza per ognuno dei 12 settori di direzione considerati.
Pagina 25 di 37 0102_MERCATELLO_storicizzato_50m Sector 0-N 1-NNE 2-ENE 3-E 4-ESE 5-SSE 6-S 7-SSW 8-WSW 9-W 10-WNW 11-NNW Mean A parameter k parameter frequency Mean wind speed 3,38 4,53 3,82 2,81 2,34 3,43 6,56 7,84 7,82 5,83 2,57 3,12 5,46 1,50 1,88 1,79 2,04 1,55 1,65 2,55 2,60 2,06 1,57 1,28 1,19 1,57 6,25 10,07 24,33 4,00 1,16 1,30 3,56 16,16 22,79 4,80 2,08 3,51 100 3,05 4,02 3,40 2,49 2,11 3,07 5,82 6,96 6,93 5,23 2,39 2,94 4,90
Pagina 26 di 37 Nelle figure sottostanti vengono riportati rispettivamente l andamento giornaliero e mensile della velocità media del vento riferiti alla stazione in questione: 0102_MERCATELLO_storicizzato
Pagina 27 di 37 5. IL MODELLO 5.1. Definizione del modello di flusso Per una corretta valutazione della producibilità del parco eolico in oggetto, i dati di vento misurati devono essere riportati all altezza del mozzo e alle posizioni degli aerogeneratori previsti. Tale operazione viene effettuata tramite i programmi Wind PRO di EMD International, versione 2.7.453 e Wind Atlas and Applications Program (Wasp) del Risø National laboratori, Roskilde, Danimarca, versione 8.4. Il programma utilizza i dati anemologici misurati, le informazioni di rugosità superficiale e di orografia in ingresso nel punto di misura per determinare il vento geostrofico (vento indisturbato in quota, in assenza delle azioni di attrito esercitate dalla superficie terrestre sulla vena fluida) per una superficie di diversi kmq di estensione. Riportando tali dati di vento estrapolati in prossimità della superficie tridimensionale rappresentante il territorio d interesse, il programma valuta i parametri statistici della distribuzione di frequenza della velocità e della direzione 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 è tridimensionale e ciò consente di disporre della velocità media del vento a varie altezze dal suolo, compresa l altezza mozzo dell aerogeneratore considerato, come precedentemente sottolineato. I dati in ingresso che devono essere forniti sono quindi: Descrizione dettagliata del terreno (rugosità ed orografia) sottoforma di mappa digitalizzata che copra un area di almeno 10 Kmq intorno il parco eolico; Dati del vento misurati: in particolare sono stati utilizzati i dati a 50 m dal suolo storicizzati della stazione anemometrica 0102_MERCATELLO; Nella figura sottostante vengono riportati i valori calcolati della velocità media all altezza del mozzo di 85m sulla mappa digitalizzata rappresentante le aree d interesse:
Valutazione Risorsa Eolica e Pagina 28 di 37 24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
Pagina 29 di 37 In particolare, con questa procedura, è possibile ottenere la probabile distribuzione di frequenza della velocità e della direzione del vento all altezza del mozzo per ciascuna posizione degli aerogeneratori previsti. Si riportano nelle tabelle sottostanti le suddette distribuzioni all altezza mozzo rispettivamente di 78,5m e 85m: Aerogeneratori REpower MM92 Evolution (2,05 MW) H=78,5m Altezza mozzo A k U Densità Aria Aerogeneratore X Est [m] Y Nord [m] [m s.l.s.] [m/s] [m/s] [kg/m 3 ] WTG03 2.303.105 4.831.287 78,5 7,06 1,771 6,28 1,107 WTG04 2.303.225 4.831.896 78,5 6,83 1,795 6,07 1,109 WTG05 2.303.221 4.832.148 78,5 6,82 1,787 6,07 1,110 WTG06 2.303.275 4.832.442 78,5 7,08 1,803 6,3 1,109 Aerogeneratori ENERCON E82 (2,0 MW) H=85m Altezza mozzo A k U Densità Aria Aerogeneratore X Est [m] Y Nord [m] [m s.l.s.] [m/s] [m/s] [kg/m 3 ] WTG03 2.303.105 4.831.287 85 7,25 1,818 6,44 1,107 WTG04 2.303.225 4.831.896 85 7,03 1,846 6,24 1,109 WTG05 2.303.221 4.832.148 85 7,03 1,838 6,24 1,109 WTG06 2.303.275 4.832.442 85 7,27 1,85 6,46 1,108 5.2. Modello di scia e calcolo dell energia prodotta Gli effetti di scia provocati dalla reciproca schermatura tra le singole turbine eoliche sono calcolati mediante il modello bidimensionale PARK (N.O. Jensen EMD 2005). Gli elementi su cui il modello si basa per determinare la diminuzione del valore della velocità della vena fluida a valle dell aerogeneratore rispetto al flusso indisturbato a monte di essa sono: Distribuzione di frequenza della velocità e della direzione del vento all altezza del mozzo nelle posizioni previste per ciascun aerogeneratore; Layout parco eolico; Diametro rotore dell aerogeneratore considerato;
Pagina 30 di 37 Curva del coefficiente di spinta per tipo di aerogeneratore impiegato; Tale modello è implementato all interno del codice di calcolo Wind Pro che utilizziamo per il calcolo della producibilità. La costante di decadimento è impostata sul valore standard di 0.075 per tutti i settori di direzione. Il risultato del modello di scia è la distribuzione di frequenza della velocità e della direzione del vento all altezza del mozzo nelle posizioni previste per ciascun aerogeneratore comprensiva degli effetti di scia. Conseguentemente utilizzando tale distribuzione e la curva di potenza dell aerogeneratore scelto, il codice è in grado di valutare la reale produzione energetica del parco eolico. Dal rapporto fra l energia prodotta considerando gli effetti di scia e l energia prodotta trascurando tali effetti è possibile stimare il rendimento del parco eolico e quindi la validità del layout ipotizzato. 5.3. Densità dell aria WindPRO possiede in database le misure di temperatura, pressione e densità per alcune stazioni storiche vicine alle aree interessate alla realizzazione dell impianto. Partendo dai dati relativi alla stazione di Frontone (distante 35 Km, a 570m s.l.s, T media =13,2 C e Densità media =1,152 Kg/m 3 ) il codice, in funzione della quota altimetrica, calcola il corretto valor medio annuo della densità dell aria ad altezza mozzo per ogni singola posizione degli aerogeneratori considerati. La densità dell aria così calcolata varia fra 1,107 e 1,109 Kg/m 3. Per entrambi gli aerogeneratori la curva di riferimento utilizzata è riferita ad un valore della densità dell aria standard pari a 1,225 Kg/m 3. Poiché la densità media dell aria nel sito in questione si discosta dal suddetto valore, la curva di potenza per entrambe le tipologie di aerogeneratori è stata corretta in riferimento alla densità realmente rilevata, secondo la metodologia descritta dallo Standard IEC 61400-12. Di seguito la curva di potenza rispettivamente per l aerogeneratore MM92 Evolution (2,05 MW) e E-82 (2,0 MW) per un valore di densità pari a 1,107 Kg/ m 3
Pagina 31 di 37 REpower MM-92 Evolution con potenza nominale 2050kW Velocità del vento Potenza Velocità del vento Potenza [m/s] [kw] [m/s] [kw] 1 0,0 14 2.050,0 2 0,0 15 2.050,00 3 12,4 16 2.050,00 4 83,9 17 2.050,00 5 186,0 18 2.050,00 6 352,8 19 2.050,00 7 584,2 20 2.050,00 8 886,8 21 2.050,00 9 1.244,2 22 2.050,00 10 1.620,9 23 2.050,00 11 1.891,3 24 2.050,00 12 2.013,5 25 2.050,00 13 2.042,20 ENERCON E-82 con potenza nominale 2000kW Velocità del vento Potenza Velocità del vento Potenza [m/s] [kw] [m/s] [kw] 1 0,0 15 2.050,0 2 2,8 16 2.050,00 3 22,7 17 2.050,00 4 74,2 18 2.050,00 5 158,2 19 2.050,00 6 290,6 20 2.050,00 7 481,2 21 2.050,00 8 736,4 22 2.050,00 9 1.058,7 23 2.050,00 10 1.431,9 24 2.050,00 11 1.741,8 25 2.050,00 12 1.926,70 13 2.010,60 14 2.050,00
Pagina 32 di 37 6. STIMA DELLA PRODUCIBILITÀ DEL PARCO EOLICO Vengono qui di seguito riportati i risultati ottenuti utilizzando il codice di calcolo WindPRO per il parco eolico di Mercatello. Nella figura sottostante è visualizzata la mappa di producibilità stimata dal codice per l area interessata alla realizzazione del parco eolico (con ipotesi ENERCON E82 2.0MW H=85m).
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Pagina 34 di 37 Nelle tabelle seguenti sono riportate le stime di resa dell impianto per i due modelli di aerogeneratore considerati. In particolare, sono riportati per ogni aerogeneratore la producibilità lorda e la producibilità al netto delle perdite di scia che rappresenta la P 50%, ossia il valor medio della distribuzione statistica della produzione annua. È inoltre riportata per ogni turbina la perdita percentuale per scia e la densità volumetrica unitaria (calcola con P 50% ). PRODUCIBILITA LORDA E PRODUCIBILITA AL NETTO DELLE PERDITE DI SCIA REpower MM 92 Evolution 2,05 MW H=78,5m Parco Eolico Mercatello ID Mean wind speed [m/s] Perdite [%] Gross AEP Net AEP (P 50% ) Densità Volumetrica di En. Annua Unitaria [MWh/anno] [MWh/anno] [MWh/MW] [kwh/anno/m 3 ] WTG03 6,28 0,8 5.481,25 5.437,40 2.652,39 0,28 WTG04 6,07 2,9 5.155,72 5.006,20 2.442,05 0,26 WTG05 6,07 3,9 5.142,66 4.942,10 2.410,78 0,26 WTG06 6,3 4,1 5.510,95 5.285,00 2.578,05 0,28 MEDIA PARCO 2.521 0,27 TOTALE 21.291 20.671
Pagina 35 di 37 PRODUCIBILITA LORDA E PRODUCIBILITA AL NETTO DELLE PERDITE DI SCIA ENERCON E-82 2,0 MW H=85m Parco Eolico Mercatello ID Mean wind speed [m/s] Perdite [%] Gross AEP Net AEP (P 50% ) Densità Volumetrica di En. Annua Unitaria [MWh/anno] [MWh/anno] [MWh/MW] [kwh/anno/m 3 ] WTG03 6,44 0,6 5.167,30 5.136,30 2.568,15 0,34 WTG04 6,24 2,4 4.862,50 4.745,80 2.372,90 0,31 WTG05 6,24 3,3 4.858,84 4.698,50 2.349,25 0,31 WTG06 6,46 3,8 5.190,96 4.993,70 2.496,85 0,33 MEDIA PARCO 2.447 0,32 TOTALE 20.080 19.574 La produzione energetica annua del parco al netto delle perdite di scia ed il conseguente rendimento dell impianto risultano quindi essere: PRODUCIBILITA NETTA (P 50% ) E PERDITE DI SCIA REpower MM 92 Evolution 2,05 MW H=78,5m Totale Produzione annua netta [MWh] 20.671 Perdite per effetto scia [%] 2,9 Rendimento parco eolico [%] 97,1 Ore anno funzionamento MM-92 [ore/anno] 2.521
Pagina 36 di 37 PRODUCIBILITA NETTA (P 50% ) E PERDITE DI SCIA ENERCON E - 82 2,0 MW H=85m Totale Produzione annua netta [MWh] 19.574 Perdite per effetto scia [%] 2,5 Rendimento parco eolico [%] 97,5 Ore anno funzionamento E-82 [ore/anno] 2.447 Se consideriamo le seguenti perdite sistematiche: Perdite considerate ( % ) perdite elettriche di rete e di trasformazione 3% perdite dovute alla disponibilità degli aerogeneratori 3% perdite dovute alla presenza di terra, ghiaccio sulle pale e degradazione superficie pale 2% altre perdite 1% Totale perdite 9,00% otteniamo i seguenti valori di produzione: PRODUCIBILITA AL NETTO DELLE PERDITE SISTEMATICHE REpower MM 92 Evolution 2,05 MW H=78,5m Totale Perdite [%] 9 Produzione annua attesa [MWh] 18.811 Ore anno funzionamento MM-92 [ore/anno] 2.294 PRODUCIBILITA AL NETTO DELLE PERDITE SISTEMATICHE ENERCON E - 82 2,3 MW H=85m Totale Perdite [%] 9 Produzione annua attesa [MWh] 17.812 Ore anno funzionamento E-82 [ore/anno] 2.227
Pagina 37 di 37 7. CONCLUSIONI La presente relazione riporta i risultati dell analisi e validazione dei dati di vento per il sito di Mercatello. Con i risultati ottenuti si è proceduto a valutare la produzione attesa annua sulla base del layout e dei tipi di aerogeneratore ipotizzati. Tale stima di produzione annua netta rappresenta la P 50%, ossia il valor medio della distribuzione statistica della produzione annua.