073_TER_gen_bizzarri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 2-02-2011 13:21 Pagina 73 energia eolica 73 di G. Bizzarri, E. Lambertini, M. Rialti Previsioni di diffusione tecnologica dei sistemi mini e micro eolici in Italia studio delle loro potenzialità Introduzione: il mini-eolico in Italia L attuale normativa nazionale [1] [2] ha finalmente introdotto le prime norme atte a regolare l iter autorizzativo per l incentivazione di impianti per la produzione di energia elettrica da fonte eolica di piccola taglia, definizione che, per la normativa nazionale attuale, può accogliere al suo interno gli impianti compresi tra 1 e 200 kw. La Legge Finanziaria 2008 [1] delega infatti alle Regioni la possibilità di stabilire, utilizzando lo strumento dei piani energetici regionali e dei documenti di pianificazione territoriale, i limiti e le aree nelle quali non è possibile realizzare impianti eolici così come la taglia d impianto sopra la quale è richiesta una procedura di valutazione d impatto ambientale. Bisogna infatti dividere in tre livelli le procedure per poter arrivare all installazione dell impianto: Iter autorizzativo: l attuale normativa nazionale [1] stabilisce anche che qualora non sussistano sovraordinati vincoli ( es. archeologico, geologico, paesaggistico, etc.) è possibile installare aerogeneratori di potenza nominale sino a 60 kw tramite una semplice Denuncia d Ini - zio Attività (DIA) da presentarsi al Comune nel quale si intende realizzare l impianto; Valutazione d impatto ambientale/screening ambientale: In funzione della taglia d impianto e/o della prossimità ad aree vincolate Regioni e Province possono stabilire la necessità di eseguire una procedura di valutazione d impatto ambientale ovvero di screening ambientale al fine di poter ottenere il titolo abilitativo necessario, qualsivoglia esso sia: DIA o permesso di costruire; Connessione alla rete elettrica: per tutti gli impianti sotto i 6 MW l interlocutore per la pratica di connessione è il distributore locale di energia elettrica, il quale a seguito di un sopralluogo deve fornire l autorizzazione alla connessione in funzione delle specifiche elettriche del - l aerogeneratore e il dettaglio delle spese da sostenere per la pratica di autorizzazione e per le eventuali opere da eseguire al fine di adeguare la rete di connessione. Altro aspetto fondamentale di questa legge, per quanto riguarda il settore eolico, è la possibilità di accedere ad una tariffa di acquisto dell energia elettrica onnicomprensiva pari a 0,30 euro/kwh prodotto in alternativa ai Certificati Verdi per impianti di potenza complessiva inferiore ai 200 kw. Tutti questi aspetti, uniti alla sempre maggior attenzione e interesse verso la generazione diffusa di energia elettrica tramite l utilizzo di fonti rinnovabili, hanno dato il via alla nascita di un mercato italiano di turbine mini e micro eoliche, che dovrebbe crescere significantemente nel 2010, grazie alla comparsa di nuovi produttori nazionali e all adeguamento delle Amministrazioni Locali alle normative di questo nuovo settore. Dimostrazione di questo interesse crescente sono molti degli articoli presenti non solo nella letteratura di settore [5, 8]. Le diverse opzioni sul mercato In questo articolo verranno prese ad esempio quattro turbine eoliche, tutte di potenza nominale inferiore a 60 kw: due di tipo micro ad asse verticale e due di classe mini. Pur essendo prodotti dalle caratteristiche molto interessanti e varie, queste non risultano essere esaustive dei modelli molto diversi disponibili da mercato. Per questo motivo nel presento lavoro si è fatto riferimento alle loro caratteristiche, senza indicare il nome dei prodotti, per i quali si rimanda ai siti dei principali produttori di turbine mini e micro eoliche in bibliografia. Di seguito è riportata una scheda descrittiva degli aerogeneratori selezionati, i prezzi sono riferiti franco fabbrica del fornitore, incluso la torre o il supporto standard per il produttore. Turbine micro-eoliche Per turbine micro eoliche si intendono solitamente turbine di piccola taglia in grado, per potenza e/o dimensione, di Prof. Giacomo Bizzarri, arch. Enrico Lambertini, Dipartimento di Architettura, Università di Ferrara; ing. Michele Rialti, Tozzi Nord Srl, Trento.
073_TER_gen_bizzarri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 2-02-2011 13:21 Pagina 74 74 energia eolica SCHEDA RIEPILOGATIVA dati tecnici macchine VAWT VAWT1 tecnologia: turbina ad asse verticale tripala elicoidale potenza di targa: 1,5 kw dimensioni rotore: diametro: 1,8m altezza: 2,5 m altezza torre: 3 m (per installazione su coperture piane) descrizione: turbina ad asse verticale e pale fisse, il sistema di avviamento è di tipo attivo ed è progettata per l integrazione architettonica sulla copertura degli edifici. È adatta a siti mediamente ventosi ed è in grado di funzionare bene anche in sito con elevati valori d intensità di turbolenza. prezzo indicativo: 7.000 euro (4.660 euro/kw) FIGURA 1 - Curve di potenza delle turbine VAWT1 e VAWT2 VAWT2 tecnologia: turbina ad asse verticale tripala ad H potenza di targa: 3kW dimensioni rotore: diametro: 3,3 m altezza: 2 m altezza torre: 6m (per installazione a terra) descrizione: una turbina a pale verticali fisse, che pone il suo punto di forza nella semplicità della struttura che permette di ridurre sensibilmente i costi d installazione e manutenzione. prezzo indicativo: 8.000 euro (2.660 euro/kw) coprire il fabbisogno energetico medio/annuo di una famiglia italiana che da letteratura può essere assunto mediamente pari a 2.800-3.000 kwh/anno. Per questo ambito sono state analizzate in particolare due turbine ad asse verticale (Vertical Axis Wind Turbine VAWT) in quanto si prestano maggiormente all integrazione architettonica negli edifici o negli elementi di arredo urbano. Il principale vantaggio di queste turbine risiede nella loro capacità di sfruttare il vento proveniente da ogni direzione senza la necessità di un sistema di controllo dell imbar - data, riducendo la complessità, il costo e la rumorosità de - ll aerogeneratore. Generalmente le VAWT hanno una efficienza aerodinamica minore rispetto alle turbine ad asse orizzontale e richiedono, a parità d area spazzata, velocità nominali più alte per ottenere le stesse produzioni di una macchina ad asse orizzontale. Turbine mini-eoliche Per turbine mini eoliche si intendono solitamente turbine di piccola taglia capaci di produzione di energia elettrica congrue con la domanda annua di un agriturismo, un im - presa agricola o una piccola impresa; questa catalogazione è assunta per convenzione, sia in funzione della legislazione in vigore, sia in riferimento alle norme IEC 61400 [7] che le classificano in funzione dell area del rotore inferiore ai 200mq. Per questo segmento sono state selezionate due turbine ad asse orizzontale (Horizontal Axis Wind Turbine HAWT) tripala, la tipologia più diffusa sul mercato. Il tipo d inve - stimento iniziale e lo spazio richiesto per l installazione di uno di questi aerogeneratori lo rendono particolarmente interessante per l integrazione in complessi direzionali, commerciali, residenziali o imprese agricole. Questo tipo di rotore consente di raggiungere elevati valori di efficienza aerodinamica accompagnata da un ottimale bilanciamento dei carichi e limitate emissioni acustiche. Le HAWT richiedono strutture di supporto dedicate e mediamente più alte rispetto a turbine ad asse verticale (indicativamente di altezza pari al diametro del rotore). Inoltre sono sempre dotate di sistemi di controllo dell imbardata (yaw), attivi o passivi, ed in alcuni casi, di sistemi di controllo del passo delle pale (pitch). Valutazione del sito d installazione La valutazione dell opportunità d installare un aerogeneratore non può prescindere da un rilievo anemometrico del sito prescelto, infatti se da un lato è vero che esistono mappe sempre più dettagliate della risorsa eolica a macroscala ( Atlante eolico d Italia, Cesi Ricerca [3] ) è altrettanto evidente che questa cartografia non può arrivare a contemplare quei fenomeni di turbolenza locali (effetti di scia legati alla vegetazione, speed-up factor, lievi accelerazioni del vento legati alla variazione di quota del terreno) che possono influenzare fortemente in positivo, ma anche in negativo, la producibilità di un aerogeneratore di piccola taglia. In molti casi la conoscenza del territorio unita ad elaborazioni di serie di dati storici e ad un rilievo anemometrico effettuato con cura, anche non particolarmente sofisticato e costoso, può risultare più che sufficiente per dare un indicazione, seppur parziale, sulla reale vocazione
073_TER_gen_bizzarri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 2-02-2011 13:21 Pagina 75 energia eolica 75 SCHEDA RIEPILOGATIVA dati tecnici macchine HAWT HAWT1 tecnologia: turbina ad asse orizzontale tripala potenza di targa: 10 kw dimensioni rotore: 12,9 m altezza torre: 18 m descrizione: turbina che adotta le stesse caratteristiche avanzate tipiche degli aerogeneratori di classe megawatt, quali il controllo attivo del pitch e dello yaw e la logica di controllo dedicata, che permette di ottenere una buona raccolta di energia anche in siti con velocità medie del vento basse (4-6 m/s). prezzo indicativo: 60.000 euro (6.000 euro/kw) HAWT2 tecnologia: turbina ad asse orizzontale tripala potenza di targa: 50 kw dimensioni rotore: 15 m altezza torre: 24 m descrizione: turbina con rotore sottovento: il flusso d aria che investe l aerogeneratore impatta prima sulla navicella e poi sul rotore; è dotata di pale fisse, controllo passivo dell imbardata e priva di controllo del pitch. Questo aerogeneratore fa della semplicità costruttiva e del basso costo d acquisto i suoi principali punti di forza. prezzo indicativo: 100.000 euro (2.000 euro/kw) FIGURA 2 - Curve di potenza delle turbine HAWT1 e HAWT2 del sito. In un sito caratterizzato da una bassa velocità media risultante dalla coesistenza di periodi di completa calma e periodi di vento con elevata intensità, può essere vantaggioso l utilizzo di aerogeneratori con ridotti diametri del rotore e caratterizzati da intervalli di funzionamento sino a valori di velocità del vento elevati (ovvero dimensionati per sopportare le forti sollecitazioni indotte dai fenomeni estremi). Al contrario in un sito la cui medesima velocità media annua del vento è la risultante di un numero predominante di eventi la cui intensità è prossima al valore della velocità media annua (elevati valori del parametro di forma k) risulteranno più adatti aerogeneratori con diametri del rotore maggiori in grado di garantire elevati valori del coefficiente di utilizzazione. Ulteriori parametri caratteristici del vento che risultano utili alla scelta del modello di aerogeneratore che meglio si adatta al sito in esame derivano dall analisi della turbolenza, sia in direzione che in modulo. La prima grandezza ci da indicazioni sulla capacità di adattamento del sistema di orientamento dell aerogeneratore alle variazioni di direzione del vento: in corrispondenza di valori elevati della deviazione standard dei dati di direzione, come ad esempio per siti complessi, gli aerogeneratori ad asse verticale risentono meno di tale fenomeno rispetto a quelli ad asse orizzontale, in termini di conservazione delle prestazioni di progetto. L intensità di turbolenza calcolata sul modulo della velocità del vento influenza la capacità del l intero sistema di adattarsi alle variazioni ambientali [4] (inseguimento delle raffiche) ed inoltre influenza i carichi sulla macchina derivanti dai cicli di sollecitazione (analisi a fatica) a cui sono sottoposte le pale. Analisi energetica ed ambientale Si è sviluppata un analisi energetica tesa a valutare la producibilità dei sistemi selezionati, con riferimento a siti rappresentativi della quasi totalità dei siti italiani, i cui regimi anemologici sono stati rappresentati attraverso la funzione di Weibull per mezzo dei parametri k associati a diversi intervalli di velocità. Il valore medio V m e la deviazione standard σ r della distribuzione di densità di frequenza misurata è stata calcolata secondo le: FIGURA 3 - Variazione della distribuzione statistica di Weibull in funzione del parametro di forma k. per k=2 si ha la distribuzione di Rayleigh, la quale è comunemente adottata come distribuzione rappresentativa della risorsa eolica
073_TER_gen_bizzarri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 2-02-2011 13:21 Pagina 76 76 energia eolica TABELLA 1 - Producibilità annua degli aerogeneratori in funzione del parametro k della distribuzione di Weibull e della velocità media del vento K=1 (alta montagna) K=1,5 (appennino) K=1,83 (collina dolce) K=2 (pianura, declivi lievi) wind speed VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 [m/s] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] 3 0,4 1,3 15,9 40,6 0,4 0,7 14,6 18,2 0,3 0,5 12,7 11,3 0,2 0,4 11,9 9,0 3,5 0,6 1,8 19,3 56,2 0,6 1,1 20,2 31,8 0,5 0,8 19,1 22,5 0,4 0,7 18,3 19,0 4 0,8 2,4 22,2 71,7 0,9 1,6 25,7 48,6 0,7 1,2 25,5 37,7 0,7 1,1 25,1 33,2 4,5 1,1 3,0 24,6 86,4 1,3 2,2 30,4 67,5 1,1 1,8 31,6 56,3 1,0 1,6 31,8 51,3 5 1,3 3,6 26,4 100,0 1,7 2,9 34,5 87,7 1,5 2,4 37,0 77,3 1,3 2,2 37,8 72,2 5,5 1,5 4,2 27,9 112,1 2,1 3,7 37,7 108,2 1,9 3,2 41,6 99,8 1,8 3,0 43,0 95,2 6 1,7 4,7 29,0 122,9 2,4 4,5 40,1 128,2 2,3 4,0 45,2 123,0 2,3 3,8 47,2 119,3 6,5 1,9 5,2 29,8 132,3 2,8 5,3 41,9 147,3 2,8 4,9 47,9 146,2 2,7 4,7 50,3 143,8 7 2,0 5,6 30,3 140,4 3,1 6,1 43,0 164,9 3,2 5,8 49,7 168,6 3,2 5,6 52,6 167,9 7,5 2,2 6,0 30,7 147,4 3,4 6,9 43,6 180,8 3,6 6,8 50,7 189,8 3,7 6,6 53,9 191,2 8 2,3 6,4 30,9 153,3 3,6 7,6 43,9 194,9 4,0 7,7 51,1 209,2 4,1 7,6 54,4 212,9 8,5 2,4 6,7 31,0 158,2 3,8 8,3 43,8 207,1 4,3 8,6 51,0 226,7 4,5 8,6 54,4 232,9 9 2,5 6,9 31,0 162,3 4,0 8,9 43,5 217,5 4,5 9,4 50,5 242,0 4,8 9,5 53,8 250,6 9,5 2,6 7,2 31,0 165,7 4,1 9,4 42,9 226,1 4,7 10,2 49,7 255,0 5,0 10,3 52,8 266,0 10 2,7 7,4 30,8 168,4 4,2 9,9 42,3 233,1 4,9 10,9 48,6 265,8 5,2 11,1 51,6 279,0 TABELLA 2 - Emissioni di CO 2 evitate. Indice di conversione di 0,545 ton CO 2 /MWhe K=1 (alta montagna) K=1,5 (appennino) K=1,83 (collina dolce) K=2 (pianura, declivi lievi) wind speed VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 [m/s] [t] [t] [t] [t] [t] [t] [t] [t] [t] [t] [t] [t] [t] [t] [t] [t] 3-0,2-0,7-8,7-22,3-0,2-0,4-8,0-10,0-0,1-0,3-7,0-6,2-0,1-0,2-6,5-5,0 3,5-0,3-1,0-10,6-30,9-0,3-0,6-11,1-17,5-0,3-0,5-10,5-12,4-0,2-0,4-10,1-10,4 4-0,5-1,3-12,2-39,4-0,5-0,9-14,1-26,7-0,4-0,7-14,0-20,7-0,4-0,6-13,8-18,3 4,5-0,6-1,7-13,5-47,5-0,7-1,2-16,7-37,1-0,6-1,0-17,4-30,9-0,5-0,9-17,5-28,2 5-0,7-2,0-14,5-55,0-0,9-1,6-19,0-48,2-0,8-1,3-20,4-42,5-0,7-1,2-20,8-39,7 5,5-0,8-2,3-15,3-61,7-1,1-2,0-20,7-59,5-1,0-1,8-22,9-54,9-1,0-1,6-23,6-52,4 6-0,9-2,6-15,9-67,6-1,3-2,5-22,1-70,5-1,3-2,2-24,9-67,7-1,2-2,1-25,9-65,6 6,5-1,0-2,8-16,4-72,8-1,5-2,9-23,0-81,0-1,5-2,7-26,3-80,4-1,5-2,6-27,7-79,1 7-1,1-3,1-16,7-77,2-1,7-3,4-23,6-90,7-1,8-3,2-27,3-92,7-1,8-3,1-28,9-92,4 7,5-1,2-3,3-16,9-81,1-1,9-3,8-24,0-99,4-2,0-3,7-27,9-104,4-2,0-3,6-29,6-105,1 8-1,3-3,5-17,0-84,3-2,0-4,2-24,1-107,2-2,2-4,2-28,1-115,1-2,3-4,2-29,9-117,1 8,5-1,3-3,7-17,1-87,0-2,1-4,6-24,1-113,9-2,4-4,7-28,1-124,7-2,5-4,7-29,9-128,1 9-1,4-3,8-17,1-89,3-2,2-4,9-23,9-119,6-2,5-5,2-27,8-133,1-2,6-5,2-29,6-137,8 9,5-1,4-4,0-17,0-91,1-2,3-5,2-23,6-124,4-2,6-5,6-27,3-140,3-2,8-5,7-29,1-146,3 10-1,5-4,1-16,9-92,6-2,3-5,5-23,2-128,2-2,7-6,0-26,7-146,2-2,9-6,1-28,4-153,5 nomenclatura SYMBOL ρ: densità dell aria [kg/m3]. Normalmente pari a 1,225 kg/m 3 VAWT: Vertical Axis Wind Turbine HAWT: Horizontal Axis Wind Turbine Cp: coefficiente di potenza del generatore A: area spazzata dal rotore V: velocità del vento [m/s] k: parametro di forma della distribuzione statistica di Weibull c: parametro di scala della distribuzione statistica di Weibull [m/s]
073_TER_gen_bizzarri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 2-02-2011 13:21 Pagina 77 energia eolica 77 FIGURA 4 - Producibilità in funzione del parametro k della distribuzione di Weibull degli aerogeneratori VAWT1 e VAWT2 (1) (4) Quindi si genera una funzione di Weibull pdf(v) avente lo stesso valore medio e la stessa deviazione standard (k è funzione unicamente di σr, mentre c dipenda da V m e k; qualora k sia fissato, c è direttamente proporzionale a V m [2]): La funzione pdf(v) è, dal punto di vista dimensionale, un numero puro ed il suo integrale è pari ad 1. Moltiplicando la distribuzione di densità di frequenza per la potenza contenuta nel flusso di vento ad una certa velocità del vento si ottiene la distribuzione di densità di energia disponibile in W/m 2 : (2) (3) Quindi è possibile ricavare la produzione annua in funzione della curva di potenza caratteristica di ogni macchina eolica per ogni intervallo (bin) delle velocità del vento. La sommatoria delle produzioni per ogni bin determina l energia annua prodotta. I risultati totali per ogni classe di vento sono riportati in seguito. I grafici delle Figure 4 e 5 riportano i risultati dell analisi di sensitività condotta in merito alla variazione della producibilità annua ottenibile in sito per mezzo degli aerogeneratori in esame al variare del parametro k della distribuzione di Weibull. Dall esame dei dati di Tabella 3 risulta anche chiaro che le turbine VAWT1 e HAWT1 sono progettate per siti poco ventosi caratterizzati da elevati indici di turbolenza, infatti hanno un rapporto E/Pr (energia prodotta su potenza nominale) superiore rispetto quello delle VAWT2 e HAWT2 per basse velocità medie, mentre la situazione è invertita in siti con velocità medie del vento maggiori. FIGURA 5 Producibilità in funzione del parametro k della distribuzione di Weibull degli aerogeneratori HAWT1 e HAWT2
073_TER_gen_bizzarri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 2-02-2011 13:21 Pagina 78 78 energia eolica TABELLA 3 - Rapporto Energia elettrica annua prodotta su Potenza nominale [h] K=1 (alta montagna) K=1,5 (appennino) K=1,83 (collina dolce) K=2 (pianura, declivi lievi) wind speed VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 VAWT1 VAWT2 HAWT1 HAWT2 [m/s] E/P E/P E/P E/P E/P E/P E/P E/P E/P E/P E/P E/P E/P E/P E/P E/P 3 273 424 1588 811 245 221 1456 364 171 166 1274 227 147 149 1186 180 3,5 407 609 1933 1124 412 357 2025 637 305 274 1905 450 270 248 1831 380 4 553 806 2223 1434 620 531 2565 972 484 417 2551 755 435 378 2514 665 4,5 703 1006 2457 1729 861 740 3044 1351 708 596 3161 1125 644 545 3176 1025 5 851 1203 2643 1999 1118 977 3446 1754 970 813 3704 1545 897 748 3778 1444 5,5 991 1390 2788 2243 1380 1234 3767 2163 1260 1064 4159 1996 1188 989 4296 1904 6 1123 1564 2897 2458 1632 1503 4011 2564 1565 1342 4519 2460 1503 1262 4716 2386 6,5 1243 1725 2978 2646 1866 1774 4185 2945 1869 1638 4786 2923 1830 1561 5035 2876 7 1352 1871 3035 2809 2077 2042 4300 3297 2160 1946 4966 3372 2153 1878 5256 3359 7,5 1450 2002 3073 2948 2262 2298 4365 3616 2426 2256 5071 3795 2458 2204 5388 3823 8 1537 2120 3095 3066 2418 2540 4389 3898 2662 2561 5112 4184 2735 2531 5444 4259 8,5 1614 2224 3105 3164 2549 2762 4381 4142 2864 2854 5101 4534 2977 2851 5438 4657 9 1681 2315 3104 3246 2653 2965 4348 4350 3031 3130 5050 4840 3181 3159 5380 5012 9,5 1740 2395 3095 3314 2736 3146 4295 4522 3164 3386 4967 5101 3346 3448 5284 5321 10 1791 2465 3080 3368 2797 3305 4227 4662 3264 3617 4862 5317 3472 3714 5159 5581 ENGLISH abstract Analisi economica Italian Market of Small Wind Turbine: Study of Possible Development and their Potentialities. Finally also in Italy it s growing a market of small wind turbines, that will show in the future concrete possibilities of growth and opportunities for the territory. An energetic politics based on these systems will be never able to put aside from a suitable preliminary analysis of the sites finalized to address the use of the financial resources toward sites characterized by good energetic potentialities. This study is inserted into this context and it s focused on elaborate an energetic and economic analysis through a simulation of four small wind turbines, the available on the Italian market. The study has underlined how much is important the relation between climate data of the site and the best choice of a wind turbine, showing that vertical axis wind turbines are more suitable for sites with an middle-high average wind speed, while three blade horizontal axis turbines can be used widely, even though some operational limit in comparison to the first ones, for sites with high value of turbulence. The analysis of sensitivity has underlined the importance of the parameter of form k of the Weibull distribution with which is described the wind resource of the territory, that, for all the small wind turbines, results to be the main reference to consider in the evaluation of a site for installation to calculate an accurate annual energy production (AEP). In all the cases analyses have confirmed the energetic and environmental benefits that could always be achieved with the use of these systems in sceneries of investment characterized by a full financial feasibility. In merito agli aspetti economici, nei grafici seguenti si riassumono le simulazioni finanziarie condotte al fine di valutare il tempo di rientro (payback) per i diversi aerogeneratori selezionati; per le turbine ad asse verticale le simulazioni sono state eseguite considerando un sito con una velocità media di 6 m/s ed un parametro k di 1,83, mentre per gli aerogeneratori ad asse orizzontale si è assunto il medesimo valore per il parametro k ed una velocità media annua del vento pari a 5,5 m/s. Questa assunzione è stata fatta allo scopo di rappresentare il numero maggiore di potenziali siti italiani: infatti dall Atlante eolico italiano [2] è possibile rilevare come i siti con una velocità media annua pari o superiore a 7 m/s a 25 m s.l.t. siano solamente il 3-4% del totale. Per l elaborazione è stato assunto come riferimento il controvalore economico della tariffa onnicomprensiva (300 euro/mwh) per i primi 15 anni ed un valore di vendita dell energia elettrica per ulteriori 5 anni costituito basato sull attualizzazione della tariffa attuale di acquisto del GSE (89 euro/mwh). Per i costi della manutenzione è stato assunto un costo annuo pari all 1% dell investimento iniziale, sebbene la letteratura non fornisca oggi dati completamente affidabili in questo senso. È stato assunto un costo del capitale ad un tasso del 3% (Euribor a 6 mesi più spread del 2%); il saggio di attualizzazione è invece stimato in accordo al costo medio ponderato del capitale (WACC Weighted Average Cost of Capital) espresso dalla seguente formula: WACC= k e E+k d D=4,2% dove: k e : costo del capitale proprio, stimato pari al 7% E: percentuale del patrimonio di equity (30%) k d : interessi passivi calcolati sulla base EURIBOR del 31 dicembre 2009 (1%) sommato allo spread (2%) D: percentuale del debito (70%)
073_TER_gen_bizzarri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 2-02-2011 13:21 Pagina 79 energia eolica 79 Conclusioni Finalmente anche in Italia sta nascendo un mercato fondato sull aspettative delle potenzialità del mini e micro eolico e che promette di mostrare in futuro concrete possibilità di crescita ed una significativa diffusione sul territorio. L effica cia di una politica energetica basata sull utilizzo di questi sistemi non può però mai prescindere da un adeguata analisi preliminare dei siti finalizzata ad indirizzare l utilizzo delle risorse finanziarie preferibilmente verso siti caratterizzati da buone potenzialità energetiche. Il presente lavoro si inserisce in questo contesto, sviluppando un analisi energetica ed economica elaborata attraverso una simulazione dell esercizio di un paniere di aerogeneratori scelti nell ambito delle tecnologie oggi disponibili sul mercato. Lo studio ha evidenziato come, in tutti i casi considerati, la scelta della macchina sia strettamente legata alle condizioni anemologiche di riferimento e quindi alla tipologia di territorio. L analisi ha messo in luce l adeguatezza degli aerogeneratori ad asse verticale ai siti con una velocità media annua elevata ed inoltre ha permesso di accertare che gli aerogeneratori tripala ad asse orizzontale possono essere utilizzati in modo più ampio, presentando tuttavia qualche limite operativo rispetto ai primi per i siti particolarmente turbolenti. L analisi di sensitività ha evidenziato l importanza del parametro di forma k della distribuzione di Weibull, con cui si usa rappresentare la risorsa eolica del territorio, che per le macchine di piccola potenza risulta essere il principale riferimento da prendere in esame in fase di valutazione preliminare del sito. Per tutti i casi elaborati, l analisi condotta ha confermato i notevoli benefici energetici ed ambientali che si potrebbero conseguire attraverso l utilizzo di questi sistemi di generazione rimanendo sempre all interno di scenari di investimento caratterizzati da una piena fattibilità finanziaria. [6] Leopoldo Iaria, Sistemi Eolici, La Termo n. 8, ottobre 2009. [7] CEI IEC 61400-2, ed. 2006, Design requirments for small wind turbines. [8] Atti convegno: International Small Wind Conference 2009, http://www.iswc2009.com/ [9] http://www.allsmallwindturbines.com [10] http://www.bluminipower.it [11] http://www.entegritywind.com [12] http://www.gaia-wind.com [13] http://www.jimp.it [14] http://www.hannevind.com [15] http://www.provenenergy.co.uk [16] http://www.quietrevolution.co.uk [17] http://www.ropatec.com [18] http://www.terom.it/asp/pages/ita/news.asp?lang=2 [19] http://www.tozzinord.com FIGURA 6 Analisi finanziaria dell investimento Bibliografia [1] Legge Finanziaria 2008 dello Stato n. 244 del 21/ 12/2007. [2] Decreto Ministeriale del 18/12/2008, Incentivazione della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. [3] Cesi Ricerca, Atlante Eolico d Italia, 2002. [4] Prof. Rodolfo Pallabazzer, Sistemi eolici, Università di Trento. [5] T. Burton, D. Sharpe, N. Jenkins, E. Bossanyi, Wind energy handbook, JOHN WILEY & SONS, LTD.