Istituto Tecnico Industriale e Liceo Scientifico Tecnologico Galileo Galilei Appunti su Energia da impianti MINIEOLICI a.s. 2013/2014
Argomenti - elementi base per l utilizzo della risorsa: fonte primaria e trasformazioni energetiche; - eolico, minieolico, microeolico in Italia: situazione attuale e prospettive future; - caratterizzazione della risorsa vento: misurazioni, analisi e stime dell intensità del vento; - calcolo della produzione elettrica di una turbina eolica; - alcuni dati relativi alla provincia di Lucca (fonte ALERR, ARSIA, ENEA). Tecnologia dell impianto minieolico - elementi base: turbina, generatore, sistema di controllo e di regolazione; - differenti tipologie di impianto: isolato, connesso alla rete di distribuzione dell energia elettrica, ibrido; - manutenzione e gestione. Fattibilità tecnico-economica dell impianto minieolico - scelta del sito e studio anemologico; - analisi di producibilità di miniturbine commerciali; - valutazione dell investimento - riferimenti legislativi e normativi - incentivazioni 2
Dati e misurazioni di vento Alcuni dati presentati relativi alla provincia di Lucca sono stati forniti da ALERR AGENZIA LUCCHESE ENERGIA RECUPERO RISORSE www.alerr.it ARSIA AGENZIA REGIONALE PER LO SVILUPPO E L INNOVAZIONE NEL SETTORE AGRICOLO FORESTALE www.arsia.toscana.it ENEA ENTE PER LE NUOVE TECNOLOGIE, L ENERGIA E L AMBIENTE www.pisa.enea.it 3
Energia eolica 4
TRASFORMAZIONI ENERGETICHE L'energia eolica è il prodotto della conversione dell'energia cinetica del vento in energia meccanica. Attualmente viene per lo più convertita in energia elettrica tramite una centrale eolica, mentre in passato veniva utilizzata immediatamente sul posto come energia motrice per applicazioni agricole - industriali e pre-industriali (i mulini a vento sono i principali esempi). FONTE PRIMARIA ENERGIA CINETICA VENTO ENERGIA MECCANICA ENERGIA ELETTRICA ENERGIA UTILIZZATA MECCANICA TERMICA RADIANTE CHIMICA Esempi di utilizzo: POMPAGGIO DI ACQUA MACINAZIONE DI GRANO 5
ELEMENTI BASE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA DAL VENTO Energia cinetica vento TURBINA TRASMISSIONE MECCANICA GENERATORE ELETTRICO Energia elettrica La produzione di una turbina eolica viene stimata dall energia del vento e dal rendimento complessivo del rotore e degli apparati elettromeccanici. Gli impianti di produzione si classificano in base alla potenza prodotta. MICROEOLICO MINIEOLICO EOLICO 1 50 500 P [kw] 6
EOLICO / MINIEOLICO / MICROELICO EOLICO: impianti di elevata potenza connessi alla rete elettrica di distribuzione in media tensione (MT) MINIEOLICO/MICROEOLICO: impianti di media e piccola potenza per utenze isolate; piccoli impianti connessi alla rete elettrica in bassa tensione (BT) per forniture domestiche integrative 7
LA RISORSA VENTO L energia del vento è legata alle masse d aria che si spostano al suolo da aree di alta pressione ad aree di bassa pressione. E necessario valutare l entità di questa risorsa. Esistono indicatori naturali che consentono di dare una prima stima della bontà di un sito prima di investire risorse in costose e lunghe campagne di misura. Stima dell intensità del vento a seconda della vegetazione 8
ESISTE (da pochi anni) ANCHE L ATLANTE EOLICO L Italia, situata al centro di un bacino chiuso come il Mediterraneo non è interessata da venti di forte intensità come invece avviene ad esempio nel Nord Europa. Inoltre la grande diversità nell orografia del territorio rende il regime dei venti variabile da regione a regione. Tuttavia il vento è una risorsa anche per l Italia. Mappe elaborate da CESI in collaborazione con il Dipartimento di Fisica dell Università di Genova nell ambito della Ricerca di Sistema. (2002) Fonte: CESI - Università di Genova, 2002 www.ricercadisistema.it/pagine/notiziedoc/61/index.htm 9
Mappa della velocità media annua del vento a 25 m s.l.t. A NORD DI VIAREGGIO Fonte: CESI - Università di Genova, 2002 10
Mappa della velocità media annua del vento a 25 m s.l.t. A SUD DI VIAREGGIO Fonte: CESI - Università di Genova, 2002 11
VALUTAZIONE PRELIMINARE CON L ATLANTE EOLICO Per una valutazione preliminare della risorsa vento si può utilizzare l atlante eolico, il quale mostra l intensità di tale parametro nel territorio considerato e in differenti condizioni topografiche; è comunque necessario effettuare campagne di misura, soprattutto per impianti di media-grossa taglia, a causa delle forti dipendenze da fattori locali. MISURAZIONE DEL VENTO CON ANEMOMETRI Torri anemometriche 10-30-40-50-60-85 metri Stazioni di misura con anemometro Uno o più anni di misura Raccolta dati di vento Dati misurati a più altezze per un anno Campionamento ogni 10-15 secondi Calcolo velocità media, deviazione standard, massimo Dati inviati via GSM o memorizzati su schede Dati convertiti ed elaborati 12
PROFILO DI VELOCITÀ DEL VENTO v: velocità del vento all altezza z z: altezza dal suolo vr: velocità del vento all altezza di riferimento zr zr: altezza di riferimento z0: rugosità aereodinamica (roughness length) v v r ln ln z z z z 0 r 0 13
OSTACOLI E CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE Le caratteristiche morfologiche del territorio e dell'ambiente influiscono sulla direzione e sulla potenza del vento; boschi, montagne ed edifici delle grandi città costituiscono ostacoli di particolare rilevanza, pertanto il posizionamento e l altezza della torre devono essere valutate attentamente. Per tale ragione gli impianti eolici sono localizzati solo in particolari zone e non sono invece distribuiti sull'intero territorio. La potenza del vento è particolarmente forte laddove non sussistono ostacoli, nelle superfici piane, lungo le coste e in mare aperto. La presenza di ostacoli aumenta la turbolenza della corrente d aria, con effetto negativo sulle palettature delle turbine per vibrazioni indotte e fatica del materiale. 14
CARATTERIZZAZIONE DELLA RISORSA EOLICA Fondamentale per stabilire la fattibilità tecnica ed economica di un installazione eolica è la conoscenza delle caratteristiche dell intensità del vento nel sito in esame. Infatti, per la pianificazione di un impianto e la valutazione della convenienza dell investimento, è importante disporre di ogni tipo di informazione per stimare i guadagni ottenuti dalla generazione di energia elettrica. Sono pertanto necessari una serie statisticamente significativa di dati riguardanti la velocità e la direzione del vento su base oraria, mensile, stagionale; questi vengono poi analizzati su base statistica, mediando le misure per esempio ogni dieci minuti. Il numero di misure all interno di ogni intervallo è contato ed i dati graficati forniscono la distribuzione di frequenza. MISURAZIONE VENTO PARAMETRI STATISTICI ELABORAZIONE STATISTICA DISTRIBUZIONE DELLE VELOCITA DEL VENTO 15
VALORI MISURATI V1, V2, V3,.., VN t1, t2, t3,.., tn valori misurati di velocità del vento istanti o intervalli di temporelativi alla misura PRINCIPALI PARAMETRI STATISTICI Vmax max{ V1, V2, V3,.., VN } Vmin min{ V1, V2, V3,.., VN } V1 V2 V3.. VN V N 2 2 2 (V1 V) (V2 V) (V3 V) N 2 2 (V1 V) (V2 V) (V3 V) N distribuzione di frequenze le velocità del vento sono suddivise in M intervalli disgiunti a1, a2,..., n1, n2,..., nm indicano il numero di campioni di velocità misurata il cui valore cade rispettivamente negli nj fj, j 1,...,M,indica N si ha che f1 f 2... fm intervalli a1, a2,..., la frequenza con cui si presentail valore aj di velocità 1 2 2 velocità velocità velocità... (VN V)... (VN V) am massima minima media 2 2 varianza deviazionestandard am 16
Statistiche della velocità del vento andamento temporale Valore medio (indice di posizione) Deviazione standard (indice di dispersione intorno al valore medio) Sulle 24 h: Intervallo di osservazione: 24 h Intervallo di misura: 15 min Numero di campioni: (4 misure l ora) * numero di ore = 4*24=96 17
Distribuzione di frequenze della velocità del vento andamento temporale distribuzione della velocità 18
DATI ORARI DI VENTO (fonte: ARSIA) Il Servizio Agrometeorologico dell ARSIA gestisce, ormai da quasi 20 anni, una rete di rilevamento distribuita sul territorio costituita da 130 stazioni agrometeorologiche di tipo elettronico-automatico, collegate via radio alla sede operativa di Pisa. Le stazioni sono distribuite dal livello del mare fino ad oltre 1600 m s.l.m. garantendo pertanto una copertura omogenea sul territorio regionale. Ogni stazione rileva, con cadenza di 15-30 minuti, dati di temperatura, di umidità relativa, di pioggia, di vento, di radiazione solare, di temperatura del suolo, di bagnatura fogliare, pressione atmosferica ed altri parametri di interesse agrometeorologico. stazione meteo di STRETTOIA stazione meteo di LIDO DI CAMAIORE 19
VALORI MISURATI (fonte: ARSIA) Gli anemometri delle stazioni meteo di Lido di Camaiore e di Strettoia sono posti ad una altezza di 3 m sul livello del terreno (s.l.t.). Legenda dati: 011: codice stazione Lido di Camaiore 102: codice stazione Strettoia VVMAX: Vento massimo (m/sec) VVMED: vento medio (m/sec) DVPRE: direzione di provenienza del vento (prima e seconda prevalenti di 16 settori) stazioni meteo LIDO DI CAMAIORE STRETTOIA 20
Lido di Camaiore 01 febbraio 2008 Velocità del Vento velocità massima velocità media 21
Lido di Camaiore febbraio 2008 Velocità media del Vento giorno: 1 febbraio giorno: 2 febbraio 22
01 febbraio 2008 Velocità media del Vento Lido di Camaiore Strettoia 23
01 febbraio 2008 Distribuzione delle velocità medie Velocità media del Vento Lido di Camaiore Strettoia 24
Elaborazione dati I dati di velocità del vento nelle stazioni ARSIA di Lido di Camaiore e Strettoia relativi all anno 2008 sono misurati alla quota di 3 m sul livello del terreno. Per ottenere dati di velocità a quote differenti occorre approssimare il profilo della velocità del vento. Una possibile approssimazione, di tipo esponenziale, è: u(z 2 ) u(z 1 z ) z 2 1 p Secondo questa relazione la velocità del vento alla quota z2 viene stimata direttamente dalla velocità misurata alla quota z1; il valore dell esponente p varia, tipicamente, in funzione della turbolenza e dello stato dell atmosfera; assume valori compresi tra circa 0.1 (durante il giorno e per pomeriggi assolati) a 0.6 ( durante notti serene). Siti urbani mostrano un coefficiente mediamente più elevato a causa della presenza degli edifici che incrementano la turbolenza al suolo. Un valore più elevato indica un maggior gradiente verticale della velocità. Nei siti di Lido di Camaiore e Strettoia per calcolare, le velocità alle quote di 10m e 20m partendo dal valore della velocità misurata a 3m, il valore del coefficiente è stato scelto uguale a 0.25. 25
Frequenza (%) Frequenza (%) Distribuzione delle velocità medie di vento su base annuale Misure ARSIA Stazione Lido di Camaiore Misure ARSIA Stazione Strettoia 35 30 3m 25 10m 20 20m 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Velocità Vento (m/s) 35 30 3m 25 10m 20 20m 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Velocità Vento (m/s) La distribuzione dei valori di velocità a 3 m s.l.t. è ottenuta a partire dai dati misurati da ARSIA nel corso del 2008 (distribuzione su base annuale). La distribuzione dei valori di velocità a 10 m e 20 m s.l.t. sono stati ottenuti mediante la relazione: u(z 2 ) u(z 1 z ) z 2 1 0,25 26
Distribuzione statistica della frequenza: la funzione di di Weibull (1) La distribuzione temporale della velocità del vento per un sito tipico viene di solito studiata usando la funzione di distribuzione statistica di Weibull ( dal matematico svedese Waloddi Weibull, 1887 1979) in quanto è quella che meglio approssima la frequenza di distribuzione suddetta. L espressione ha due parametri. Per un dato valore di velocità scalare v, la densità di probabilità D(v) è data da: f (v) f (v) k A v A k1 exp v A k I due parametri positivi, i cui valori modificano la forma generale della curva e che quindi devono essere scelti in modo adatto alla situazione specifica, sono k (fattore di forma) e A (fattore di scala). Si tratta di una distribuzione di densità di probabilità, e quindi per definizione l area sottostante la curva rappresentativa di f(v) in funzione della velocità v deve essere unitaria. Il significato della funzione densità di probabilità f(v) è il seguente: dati due valori della velocità del vento v1 e v2 (v1 < v2), la probabilità che la velocità effettiva del vento v sia compresa tra tali valori (v1 < v < v2) è calcolabile dalla funzione densità di probabilità nel modo seguente: Velocità del vento (m/s) P(v 1 ;v 2 v2 ) D(v)dv v1 v1 exp A k v2 exp A k 27
Distribuzione statistica della frequenza: la funzione di Weibull (2) FATTORE DI FORMA (k) Il fattore di forma è un parametro adimensionale legato alla deviazione standard σ della distribuzione, quindi fisicamente alla sua dispersione; pertanto all aumentare di k diventano sempre meno probabili sia le alte che le basse velocità del vento. Tale fattore assume valori diversi al variare della morfologia del territorio ma dipende in maniera predominante dal regime di venti che sussiste in una data regione. Zone ventose del nord Europa, per effetto delle corrente oceaniche, hanno valor di k molto più alti nelle zone mediterranee in cui sono predominanti effetti legati alle brezze. FATTORE DI SCALA (A) Il fattore di scala ha le dimensioni fisiche di una velocità, ed è fortemente legato alla velocità media: infatti, al suo crescere, velocità più elevate diventano rapidamente più probabili. La relazione che segue, dove v indica la velocità media e k il fattore di forma, evidenzia uno dei metodi analitici o empirici per ricavare il fattore di scala. Tale metodo ha evidentemente il vantaggio di essere semplice ed immediato avendo comunque come contropartita un grado di precisione piuttosto basso dal punto di vista della statistica. A v0,586 0,433 k 1 k 28
VALUTAZIONI ENERGETICHE GENERATORE EOLICO Energia cinetica vento E v TURBINA C p E m TRASMISSIONE MECCANICA m E t GENERATORE ELETTRICO g Energia elettrica E e Parte delle valutazioni che seguono sono tratte da: STIMA DELLA PRODUZIONE ELETTRICA DI TURBINE EOLICHE DI PICCOLA TAGLIA Valutazione preliminare RT/2007/2/ACS ISSN/0393-3016 P. Marri, P. Barsanti, G. Briganti, A. Vigo ENEA Dipartimento Ambiente, Cambiamenti Globali e Sviluppo Sostenibile Sede di Pisa C. Orsi ALERR Agenzia Lucchese dell Energia e del Recupero delle Risorse - Lucca 29
Energia media annuale del vento Può essere stimata con la formula E v 1 2 Aρ v 3 N direzione del vento A dove - A (m 2 ) è l area della superficie considerata perpendicolare al flusso del vento; - è la densità dell aria (1,225 kg/m 3 alla pressione atmosferica ordinaria (760 mmhg, 1010 hpa) ed alla temperatura di 15 C) - N il numero di ore in un anno; - v 3 (m 3 /s 3 ) è il valore annuale del cubo della velocità oraria del vento; questo parametro, che è diverso dal valore medio annuale della velocità del vento al cubo, può essere ottenuto dalla seguente relazione 3 3 2 v v m 3v m essendo v m e 2 rispettivamente il valore medio annuale e la varianza del vento. 30
Potenza meccanica estraibile dal vento - limite di Betz Potenza cinetica vento TURBINA C p P m Potenza meccanica estratta dal vento Non tutta l energia cinetica posseduta dal vento può essere estratta da una turbina. Betz ha dimostrato nel 1926 che non si può estrarre più di 16/27 (pari a circa il 60%) di tale energia. Si ha che P m 1 2 ρav 3 C dove - è la densità dell aria (1,225 kg/m3 alla pressione atmosferica ordinaria (760 mmhg, 1010 hpa) ed alla temperatura di 15 C) - A è l area del rotore perpendicolare al flusso del vento; - Cp è un coefficiente che dipende dalla velocità del vento e dal tipo di turbina; il valore teorico massimo è 0,6, quindi l energia prodotta da una turbina non può essere superiore al 60% di quella del vento (limite di Betz); il valore di Cp può scendere fino al valore di 0,3 per turbine meno efficienti. p 31
POTENZA SPECIFICA (W/m 2 ) ESTRAIBILE DA UNA TURBINA A è l area del rotore perpendicolare al flusso del vento 32
CURVA DI POTENZA DI UN GENERATORE EOLICO (1) velocità vento v GENERATORE EOLICO P e Potenza elettrica P e P (v) e La potenza elettrica prodotta dipende, fissati i vari parametri che concorrono a determinarla, dalla velocità del vento Curva di potenza sperimentale di una turbina commerciale da 6 kw e relativa curva teorica; nel grafico sono identificabili due velocità limite: vc1=3m/s, vc2=7 m/s; Sono assenti dispositivi di blocco e/o di rallentamento della turbina a velocità elevate. 33
CURVA DI POTENZA DI UN GENERATORE EOLICO (2) La curva di potenza teorica di una turbina con potenza nominale Pn ha un andamento espresso da 0 v 3 P e(v) v Pn 0 3 c2 v v 3 c1 3 c1 P n se se se se 0 v vc1 è la velocità di soglia (generazione o cut-in ) sotto la quale la potenza la potenza prodotta è nulla; vc2 è la velocità sopra la quale la potenza prodotta Pn ( potenza nominale o rated ) è massima. Al crescere della velocità del vento la potenza diventa zero o tende a diminuire una volta superata una velocità vc3 definita di distacco ( cut-out ), quando eventuali dispositivi entrano in azione per impedire il danneggiamento dei componenti meccanici e/o il sovraccarico dei quelli elettronici v v c1 v c2 v v v c3 v c1 v v c2 c3 La scelta di una turbina deve tenere conto non solo della potenza nominale ma anche della sua capacità di fornire energia a bassi valori di velocità del vento 34
Produzione elettrica di una turbina eolica (1) Metodo basato sull energia media annuale del vento Energia cinetica vento TURBINA C p TRASMISSIONE MECCANICA m GENERATORE ELETTRICO g Energia elettrica E v E m E t E e La produzione di una turbina eolica Ee (Wh/anno) viene stimata dall energia del vento e dal rendimento complessivo del rotore e degli apparati elettromeccanici secondo la relazione E e C P η m dove: - Cp è un coefficiente che dipende dalla velocità del vento e dal tipo di turbina (Cp < 0.6); - m, g sono coefficienti che dipendono dai rendimenti dei componenti meccanici e di quelli elettrici della turbina (per turbine grandi valgono circa 0,96 mentre per turbine piccole possono scendere a valori di 0,85; - Ev(Wh/anno) è l energia media annuale del vento η g E v 35
Produzione elettrica di una turbina eolica (2) Metodo basato sulla distribuzione di frequenza del vento e sulla curva di potenza del generatore eolico velocità vento v GENERATORE EOLICO P e Potenza elettrica La produzione di un generatore eolico Ee (Wh/anno) viene stimata come dove: E e N 0 P (v) e f(v)dv - N è il numero di ore in un anno; - f(v) è la distribuzione di frequenza del vento valutata su base annuale; - Pe(v) è la curva di potenza del generatore. 36
Potenza (W) Potenza (W) Esempio: stima della produzione di energia elettrica nelle stazioni ARSIA di Lido di Camaiore e Strettoia La stima è effettuata a partire dalla distribuzione di vento misurata nel corso del 2008 alla quota di 3 m s.l.t ed estrapolando i dati relativi alle quote di 10m e 30m. Le relative curve distribuzione sono già state mostrate (cfr. pag. 26). Si considerano poi due turbine commerciali di potenza nominale pari a 1 kw e 5 kw la cui curva di potenza è mostrata nella seguente figura. 1200 1000 800 600 400 200 0 1kW 5kW 0.25 3 6 9 12 15 18 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Curve di potenza di due turbine eoliche commerciali di 1kW (Tur._1 kw) e di 5kW (Tur._5 kw). Si può notare che le potenze indicate nelle sigle del costruttore (1000W e 5000W) corrispondono alla velocità del vento di 8 m/s per la prima turbina, e 10 m/s per la seconda turbina. Velocità Vento (m/s) 37
Energia Elettrica Prodotta (kwh/anno) Risultati relativi alla stima della produzione elettrica nelle stazioni ARSIA di Lido di Camaiore e Strettoia 7000 6000 5000 Lido di Camaiore Strettoia 4000 3000 2000 1000 0 1kW 3m 1 kw 10m 1kW 20m 5 kw 3m 5 kw 10m 5 kw 20m Energia elettrica prodotta in un anno nelle stazioni ARSIA di Lido di Camaiore e Strettoia. I valori sono stati stimati ipotizzando l utilizzo delle turbine di 1kW e 5 kw, le cui curve di potenza sono indicate nella pagina precedente, con i dati di velocità del vento delle due stazioni, alle quote di 3m, 10m e 30m mostrati a pag. 26 38
Esercizio (1) STIMA DELLA PRODUCIBILITA ELETTRICA DI UNA TURBINA EOLICA DA 1,5kW Assegnato il diagramma orario giornaliero della velocità media di vento mostrato in Fig. 1, valutare l energia elettrica prodotta dalle h.8 alle h. 20 supponendo di utilizzare una turbina di potenza nominale 1,5 kw della quale si conosce la curva di potenza mostrata in Fig. 2. Fig. 1 Diagramma orario della velocità del vento (intervallo di campionamento: 15 min) 38 39
Esercizio (2) STIMA DELLA PRODUCIBILITA ELETTRICA DI UNA TURBINA EOLICA Fig. 2 Curva di potenza di una turbina di potenza nominale di 1,5 kw 40
esempi di generatori eolici commerciali TURBINA EOLICA PER AMBIENTE URBANO Turbina da Scheda tratta da www.tozzinord.com 1,5 kw ASSE VERTICALE 41
esempi di generatori eolici commerciali TURBINA EOLICA PER AMBIENTE EXTRA-URBANO Scheda tratta da www.tozzinord.com Turbina da 6,5 kw ASSE ORIZZANTALE 42
Misure di vento e stime di producibilità relative alla provincia di Lucca fonte ALERR/ENEA Tratto da Stima della produzione elettrica di turbine eoliche di piccola taglia Valutazione preliminare. Rapporto tecnico 2007 ENEA/ALERR Stazioni anemometriche - rete provinciale gestita da ALERR, SEVERA, ENEA. 43
Provincia di Lucca: misure di vento e stime di producibilità elettrica (1) Il sistema Appenninico presenta una zona di crinale ed una di mezza costa; la zona di crinale è ricoperta in maniera continua dal bosco che si interrompe solo nelle zone di valico, mentre la zona di mezza costa presenta vallate ampie che offrono uno sviluppo della classe d uso del suolo relativo ai prati e prati-pascoli maggiore rispetto a quello delle Apuane. Il sistema Apuano è diviso in due versanti : della Valle del Serchio in cui si individuano, con il decrescere dell altitudine, boscopascoli e prati-pascolo, castagneto da frutto-boscoseminativi e bosco-seminativi-vigneti; della Versilia che presenta uno sviluppo più breve con dislivelli maggiori, valli anguste ed una diversa dislocazione dei nuclei insediativi. La sequenza di uso del suolo in questo caso è costituita da bosco-pascolo e prati-pascolo, bosco-seminativi ed olivetovigneto-seminativi. Posizione delle stazioni anemometriche 44
Frequenza (%) Frequenza (%) Frequenza (%) Provincia di Lucca: misure di vento e stime di producibilità elettrica (2) B A 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0,25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Velocità del Vento (m/s) Severa2 10m Severa1 10m 0,25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Velocità del Vento (m/s) Mont'Alfonso 10m Mont'Alfonso 30m Fornoli 18m nella legenda delle figure sono indicate le quote slt delle misure C 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0,25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Velocità del Vento (m/s) Argegna 10m Piglionico 10m Frequenze delle velocità del vento (A), (B): in cinque stazioni localizzate sul fondovalle molto antropizzato del fiume Serchio; Severa1, Severa2 e Mont Alfonso sono posizionate presso Castelnuovo di Garfagnana; la stazione Fornoli invece è localizzata all interno di un edificio industriale della ditta ICL vicino alla stazione ferroviaria di Bagni di Lucca; si possono osservare frequenze elevate negli intervalli con bassi valori della velocità; (C) in due stazioni dove prevale il bosco e il castagneto da frutto dove l azione antropica è ridotta: qui le velocità del vento sono interessanti per quanto riguarda lo sfruttamento dell energia eolica. 45
Frequenza (%) Provincia di Lucca: misure di vento e stime di producibilità elettrica (3) STAZIONE DI MATANNA Frequenze delle velocità del vento 25 20 Matanna 10m Matanna 30m 15 10 5 0 0.25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Velocità del Vento (m/s) nella legenda della figura è indicata la quota della misura MARE Rosa dei Venti nella stazione Matanna 30m In questa rappresentazione grafica sono state eliminate dalla serie delle misure le calme di vento ( v< 0.5 m/s); le direzioni prevalenti del vento sono presenti nel 3 settore con venti da SO e OSO, mentre il 1 settore è caratterizzato da venti unicamente da NE; nella zona di misura i rilievi montuosi del Gabberi e del monte Prana creano un forte incanalamento del vento. 46
Energia Elettrica Prodotta Turbina 1 kw (kwh/anno) Energia Elettrica Prodotta Turbina 5 kw (kwh/anno) Provincia di Lucca: misure di vento e stime di producibilità elettrica (4) 16000 STIMA DELL ENERGIA ELETTRICA PRODOTTA NELLE DIFFERENTI STAZIONI DI MISURA 14000 12000 10000 8000 6000 4000 Turbina da 5 kw 10m 30m kwh /Anno 2000 0 Costacce Crocifisso Faeto Giovarello Lucchio Matanna Ventoso Mont'Alfonso 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Turbina da 1 kw Costacce Crocifisso Faeto Giovarello Lucchio Matanna Ventoso 10m 30m Mont'Alfonso A parità di turbina e di sito di installazione l energia prodotta aumenta all aumentare della quota della turbina rispetto al livello del terreno. Nelle aree boscate (cfr. Costacce, Crocefisso, Ventoso) l energia prodotta a 10 m è molto più bassa rispetto a quella prodotta a 30 m proprio a causa dell attrito dovuto alla vegetazione. 47
Tecnologia dell impianto minieolico 48
GLI ELEMENTI BASE DELL IMPIANTO MINIEOLICO Tecnologia dell impianto minieolico Energia cinetica vento Turbina Generatore elettrico Sistema di controllo Struttura di sostegno AEROGENERATORE Energia elettrica NON direttamente utilizzabile CONVERTITORE DI ENERGIA ELETTRICA Energia elettrica direttamente utilizzabile: - in proprio; - in rete. Convertitore AC/DC Sistema di accumulo (Batterie) Convertitore DC/AC (Inverter) GESTIONE E MANUTENZIONE L entità e l onere dipende dalla taglia dell impianto. Nel caso di un mini-impianto, data la semplicità costruttiva, manutenzione e gestione risultano molto meno complesse rispetto a quelle di impianti di taglia maggiore. Le mini-macchine eoliche oggi in commercio, sono state sviluppate anche con l obiettivo di ridurre al minimo gli interventi. Questo obiettivo è stato ottenuto curando particolarmente la progettazione ed utilizzando componenti e materiali oculatamente scelti. 49
Aerogeneratore (1) Tecnologia dell impianto minieolico TURBINA La turbina è il componente dell aerogeneratore preposto alla captazione del vento. E formata da una navicella (o gondola) e da un rotore. Il rotore ha una struttura ad elica ed è composto da un certo numero di pale (generalmente tre nelle macchine moderne) fissate ad un mozzo, che a sua volta è collegato all albero lento. L asse di rotazione è orizzontale o sub orizzontale ed un sistema di controllo (detto controllo di imbardata), situato nella navicella, permette di mantenere l asse del rotore sempre parallelo alla direzione del vento, in modo tale che il piano di rotazione risulti ortogonale al flusso ventoso stesso. Rispetto al resto della struttura dell aerogeneratore, il rotore può essere posto indifferentemente sopravento o sottovento, anche se la prima soluzione è più diffusa. Le pale sono costruite solitamente in fibra di vetro (sono allo studio nuovi materiali) con un profilo aerodinamico tale che il flusso d aria che le investe azioni il rotore. L inclinazione delle stesse intorno all asse longitudinale, cioè il passo, può essere fissa o variabile; lo sviluppo e il massiccio utilizzo dell elettronica ha fatto sì che la scelta ricadesse in particolare sulla seconda soluzione. Alla variazione del passo, anche la velocità di rotazione del rotore sarà variabile, detta velocità è inversamente proporzionale alle dimensioni della turbina. Il diametro del rotore può variare dai 50 cm circa delle microturbine ai 130 m circa delle nuove gigantesche turbine. La navicella sostiene il mozzo del rotore ed ospita al suo interno l albero di trasmissione, il generatore elettrico e i sistemi di controllo; può essere considerata una sorta di sistema nervoso dell intera macchina. La navicella è posta in cima alla torre e può ruotare orizzontalmente di 360 per garantire il corretto allineamento dell asse del rotore con la direzione del vento, angolo che prende il nome di angolo di imbardata. 50
Aerogeneratore (2) GENERATORE Tecnologia dell impianto minieolico Il generatore elettrico è il componente considerato il cuore stesso dell aerogeneratore ed è solitamente costituito da un alternatore o da un generatore ad induzione. Il collegamento tra il generatore e il rotore è realizzato generalmente da un albero lento collegato direttamente al rotore eolico, un moltiplicatore di giri (a rapporti fissi o variabili) e un albero di trasmissione veloce, collegato al rotore dell alternatore. Nei piccoli impianti il collegamento rotore alternatore può essere diretto, viste le ridotte dimensioni e le velocità di rotazioni più elevate. L avviamento del generatore elettrico avviene quando la velocità del vento supera la velocità di cut in (di solito tra i 3 e i 6 m/s). Il generatore continua a lavorare per tutti i regimi di velocità, fino a quando il vento non raggiunge un valore limite, detto velocità di cut off (di solito tra i 25 e i 35 m/s), superato il quale il rotore viene posto fuori servizio per motivi di sicurezza. La velocità del vento per la quale il generatore fornisce la potenza di progetto viene chiamata velocità nominale, con questa si ottengono i rendimenti più elevati. Il generatore elettrico è il componente centrale dell impianto minieolico in quanto trasforma l energia cinetica di rotazione dell asse del rotore in energia elettrica. La forma d onda della corrente è alternata, a prescindere dalle dimensioni dell impianto. La maggior parte delle turbine minieoliche impiega alternatori a magneti permanenti: si tratta della configurazione più semplice, robusta ed affidabile. Per le turbine ad uso domestico si utilizzano i seguenti tipi di alternatore: a magneti permanenti, ad alternatore convenzionale a campo avvolto, a generatore ad induzione. La scelta a magneti permanenti presenta però problematiche in condizioni di fermo macchina, in quanto l albero della turbina si dispone secondo delle posizioni di equilibrio stabile (corrispondenti all allineamento tra magneti del rotore e bobine dello statore) opponendo pertanto una certa resistenza al movimento. Questo inconveniente è accentuato in particolar modo per moti incipienti, che richiedono allo spunto velocità del vento maggiori. I costruttori hanno ovviato a tale problema inclinando le bobine dello statore o i magneti del rotore. 51
Aerogeneratore (3) Tecnologia dell impianto minieolico SISTEMA DI CONTROLLO I vari sistemi di controllo usati in un aerogeneratore servono soprattutto per la regolazione della potenza elettrica e per garantire le condizioni di sicurezza della macchina, agendo sulla velocità del rotore e sganciando quest ultimo al raggiungimento del valore di cut off. Tra i sistemi di controllo sono annoverati: Sistema di imbardata. E quello preposto a garantire il corretto allineamento tra asse di rotazione del rotore e direzione del vento. Nelle macchine medio grandi è garantito da un servomeccanismo attivato da un sensore automatico che, dopo aver rilevato lo scostamento in esame, aziona un motore elettrico che riallinea la navicella. Nelle macchine di piccole dimensioni è utilizzato un semplice timone direzionale. Controllo di stallo. E usato per regolare la potenza nelle macchine a passo fisso, ossia un controllo di tipo passivo che mette gradualmente in stallo il rotore quando la velocità si avvicina al valore di cut - off. Controllo del passo. E il sistema adoperato per il controllo della potenza nelle macchine a velocità variabile. Agisce direttamente sull angolo di incidenza tra vento e pale del rotore, aumentando o diminuendo l efficienza aerodinamica e quindi la velocità di rotazione e di conseguenza la produzione energetica. Un controllo in catena chiusa per limitare la potenza dopo la velocità nominale è realizzato mediante sensori che misurano la potenza in uscita, la confrontano con quella nominale della macchina e regolano di conseguenza l inclinazione delle pale mediante minimotori elettrici. Sistema frenante. E solitamente costituito da un freno a disco ed entra in funzione in caso di emergenza o come freno di stazionamento per bloccare il rotore per operazioni di manutenzione. 52
Aerogeneratore (4) Tecnologia dell impianto minieolico TORRI DI SOSTEGNO La struttura di sostegno è costituita dalla torre e dalle sue fondamenta. La torre sostiene la navicella ed al suo interno vengono alloggiati i cavi elettrici per il collegamento del generatore. Le fondazioni sono generalmente in cemento armato e interamente interrate. La struttura deve essere in grado di resistere alle vibrazioni indotte dalla turbina e alle spinte laterali del vento in ogni condizione atmosferica. La torre può essere del tipo a traliccio realizzata in acciaio o tubolare compatta realizzata in calcestruzzo armato prefabbricato o in acciaio rivestito. L altezza può variare a seconda della dimensione del rotore, da pochi metri fino a superare i 100. Inoltre deve essere dotata di scala di sicurezza (per accedere alla turbina da parte dei tecnici). Caratteristica interessante di alcune torri nel campo del minieolico è quella di avere delle cerniere in prossimità della base, in modo da poter essere alzate e abbassate agevolmente per gli interventi di manutenzione necessari. Ciò è ovviamente possibile solo per le torri più leggere utilizzando le necessarie precauzioni. tratto da: www.veronagest.com 53
Convertitore dell energia elettrica (1) Tecnologia dell impianto minieolico CONVERSIONE DELL ENERGIA ELETTRICA PRODOTTA Poiché le caratteristiche di velocità del vento sono variabili nel tempo, i generatori minieolici producono tensione alternata non standard, non direttamente utilizzabile per alimentare le utenze elettriche. La tensione all uscita dell aerogeneratore deve pertanto essere trasformata in tensione continua mediante raddrizzatori (convertitori AC/DC) affinché provveda al caricamento delle batterie. L alimentazione delle utenze finali in corrente alternata con i giusti valori di tensione e frequenza è realizzata tramite inverter (convertitore DC/AC). CONVERTITORE AC/DC REGOLATORE DI CARICA BATTERIE CONVERTITORE DC/AC Energia elettrica fornita dall aerogeneratore NON direttamente utilizzabile Negli impianti minieolici dei sistemi isolati, esigenza imprescindibile sono i sistemi di accumulo, in quanto la velocità del vento non è costante e l energia in eccesso deve poter essere immagazzinata per essere riutilizzata in assenza di vento. Energia elettrica direttamente utilizzabile: -in proprio; -in rete. 54
Convertitore dell energia elettrica (2) Tecnologia dell impianto minieolico ACCUMULATORI (BATTERIE) Per quanto concerne gli accumulatori, ne esistono di tre tipi (meccanici, idraulici ed elettrochimici), ma per ragioni di praticità, semplicità ed affidabilità, la scelta ricade quasi esclusivamente sugli ultimi. Questi consistono in una comune batteria piombo acido, analoga a quelle comunemente impiegate sugli autoveicoli, che garantisce una notevole durata di accumulo. Esistono tuttavia alcuni inconvenienti derivanti da questa scelta: l ingombro notevole del sistema; l utilizzo di un elettrolita corrosivo. la vita utile limitata in caso di cattiva gestione delle batterie (comunque da sostituire ogni 5-8 anni); a tale scopo vengono utilizzati dei controller di carica e dei sistemi di sconnessione per basso voltaggio. I primi servono a prevenire il danneggiamento delle batterie in caso esse siano già cariche e l alternatore continui ad erogare, deviando l energia su degli elementi che possano disperderla, ad esempio delle lampadine o delle resistenze termiche. I secondi interrompono il collegamento con l utenza quando il voltaggio della batteria risulta essere sotto un valore di soglia prestabilito, visto il possibile danneggiamento delle batterie se scaricate eccessivamente. 55
Convertitore dell energia elettrica (3) Tecnologia dell impianto minieolico CONVERTITORE DC/AC (INVERTER) Un inverter è un apparato elettronico in grado di convertire corrente continua in corrente alternata eventualmente a tensione diversa, oppure una corrente alternata in un'altra di differente frequenza. Il tipo più semplice di inverter consiste in un oscillatore che pilota un transistor, il quale aprendo e chiudendo un circuito genera un'onda quadra. L'onda è quindi applicata ad un trasformatore che fornisce all'uscita la tensione richiesta arrotondando in qualche misura l'onda quadra. Spesso al posto del transistor comune sono utilizzati dispositivi più efficienti quali il MOSFET, il tiristore o l'igbt. La forma d'onda quadra generata da questi dispositivi ha il problema di essere ricca di armoniche superiori, mentre l'onda sinusoidale della rete elettrica ne è priva. Ciò comporta una minore efficienza delle apparecchiature alimentate, maggiore rumorosità sia sonora che elettrica, e seri problemi di compatibilità elettromagnetica. Inverter più complessi utilizzano diversi approcci per produrre in uscita una forma d'onda quanto più possibile sinusoidale. Immagini tratte da: www.energiasolare100.it 56
DIFFERENTI TIPOLOGIE DI IMPIANTO Tecnologia dell impianto minieolico In termini di utilizzo dell energia prodotta, è possibile individuare 3 diverse tipologie di impianto: sistemi isolati; sistemi connessi alla rete di distribuzione; sistemi ibridi. SISTEMI ISOLATI Questa tipologia di impianti si avvale di turbine con potenza di solito < 1 kw. Gli utilizzi sono molteplici: Alimentazione di zone isolate dal punto di vista energetico per le quali non è conveniente il trasporto di energia mediante rete elettrica: utenze civili private, infrastrutture turistiche come campeggi, fattorie, rifugi, ecc.. Alimentazione di sistemi di telecomunicazione (ripetitori e antenne di telefonia mobile poste a distanza dalla rete elettrica). Alimentazione di sistemi di pompaggio e drenaggio. Alimentazione per l illuminazione pubblica: strade, viadotti, gallerie, semafori, segnaletica stradale, ecc. Alimentazione di utenze isolate all interno di aree naturali protette. 57
Tecnologia dell impianto minieolico SISTEMI CONNESSI IN RETE (1) Con potenze generalmente superiori ai 20 kw, questi sistemi sono connessi alla rete di bassa tensione (previa denuncia all Ufficio Tecnico di Finanza come officine elettriche). Le attuali applicazioni consentono di autoconsumare l energia prodotta, ottenendo pertanto un notevole risparmio sulla bolletta da pagare al gestore pari al controvalore del consumo evitato. Se la produzione supera le necessità locali, l energia in surplus viene ceduta alla rete tramite opportuni contratti stipulati a priori; al contrario, quando i consumi superano la produttività dell impianto, il deficit di energia viene colmato dalla rete stessa, come una semplice utenza. Questa tipologia di sistema ha il vantaggio di non aver necessità di accumulatori, a fronte però dell utilizzo di un inverter che adatti la frequenza e la tensione in uscita dalla miniturbina a quelle di rete. Dato l elevato costo di tale componente elettronico (si possono raggiungere anche i 1000 /kw), questo tipo di impianto presenta spesso un prezzo notevole. Il vantaggio del sistema connesso è rappresentato dalla cessione di energia alla rete: il Decreto Bersani (D.lgs.n. 79/99) introduce l obbligo per produttori ed importatori, a partire dal 2002, ad immettere ogni anno in rete energia elettrica prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili per una quota pari al 2% dell energia elettrica prodotta da fonti non rinnovabili nell anno precedente, eccedente i 100 GWh. Così gli enti distributori acquistano da terzi energia prodotta da fonti rinnovabili (scambio sul posto, o net metering), offrendo loro una possibilità di guadagno non indifferente, tale da ammortizzare i costi di installazione nel giro di pochi anni, passando poi alla fase di realizzo. Il funzionamento in parallelo alla rete pubblica di un generatore è subordinato a precise condizioni tra le quali in particolare: il cliente produttore non deve causare disturbi alla rete di alimentazione e alla continuità del servizio sulla rete pubblica; in caso contrario si dovrà interrompere il collegamento di parallelo dell impianto di produzione immediatamente ed automaticamente; in caso di mancanza di tensione sulla rete, l impianto di produzione non deve alimentare la rete stessa. 58
Tecnologia dell impianto minieolico SISTEMI CONNESSI IN RETE (2) Dispositivo di interfaccia E il dispositivo, asservito alle protezioni di interfaccia, che assicura la separazione di tutti i gruppi di produzione dalla rete pubblica. Dispositivo di generatore E il dispositivo installato a valle dei terminali del generatore. Dispositivo generale E costituito da un interruttore con sganciatori di massima corrente e deve soddifare i requisiti di sezionamento della Norma CEI 64-8. GdM Gruppo di Misura tratto da: Seminario Tecnico GLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI Novità legislative (nuovo conto energia), problematiche tecniche, relazione con i distributori, Bologna, 14 aprile 2007 59
Tecnologia dell impianto minieolico SISTEMI IBRIDI I sistemi ibridi sono l associazione di due o più impianti di generazione. Per quanto riguarda il minieolico, sono composti tipicamente da un generatore con motore diesel collegato in parallelo ad uno o più aerogeneratori (winddiesel). In alcuni casi possono essere presenti anche vari pannelli fotovoltaici, realizzando nell insieme un complesso molto affidabile e compatibile con l ambiente circostante. In generale, un sistema ibrido è composto da: una o più unità di generazione a fonte rinnovabile (eolico, fotovoltaico, idroelettrico); una o più unità di generazione convenzionale (diesel); un sistema di accumulo solitamente di tipo elettrochimico (batterie) ma anche meccanico o idraulico; sistemi di regolazione e controllo (inverter, raddrizzatori, regolatori di carica). La tendenza è quella di progettare sistemi ibridi nei quali le fonti rinnovabili forniscono fino all 80 90% dei fabbisogni energetici, lasciando pertanto all unità diesel la sola funzione di soccorso. tratto da: www.energiasolare100.it 60
Fattibilità tecnico-economica dell impianto minieolico 61
COSA FARE (1) Fattibilità tecnico-economica dell impianto minieolico Scelta del sito e studio anemologico La scelta del sito viene condotta in base a: Disponibilità dei terreni (verifica delle proprietà o di vincoli) Valutazione del sito (accessibilità, esposizione ai venti) Valutazione delle grandezze di riferimento (intensità e direzione del vento). La verifica della bontà del sito in cui si intende installare l impianto è essenziale per la sua corretta funzionalità. La scelta preliminare può essere basata su elementi soggettivi, come le esperienze dei residenti e la valutazione di elementi naturali, oppure su elementi oggettivi, ma comunque approssimati, quali l estrapolazione di dati anemometrici disponibili in aree contigue, il ricorso a mappe di ventosità sul territorio nazionale, i dati dell Aeronautica Militare o della Marina. Il vento si caratterizza tra i combustibili naturali per le sue particolarità. La sua intensità non è, a differenza di quella solare, nota a priori con sufficiente precisione, tale da determinare dettagli progettuali accurati e la relativa convenienza economica dell investimento in sede di fattibilità; inoltre, a differenza di quanto avviene nell idroelettrico, l energia non è cumulabile, di conseguenza alcuni interventi, come quelli di manutenzione, devono essere programmati con cura in modo da coincidere con i periodi a più bassa producibilità (in generale quelli estivi) e non è possibile ottimizzare la produzione nei periodi di maggiore richiesta. Per questi motivi l installazione di una centrale minieolica esige sempre a priori una campagna anemometrica nel sito scelto di durata assolutamente non inferiore all anno e possibilmente accompagnata da correlazione con dati di lungo periodo. Bisogna però ricordare come le campagne anemometriche richiedano un consistente dispendio di risorse, pertanto si rendono necessarie a priori tutte le verifiche possibili tali da ridurre al minimo il rischio di un esito negativo della campagna stessa. 62
COSA FARE (2) Fattibilità tecnico-economica dell impianto minieolico Analisi di producibilità di miniturbine commerciali Analizzata la disponibilità della risorsa vento nel sito in esame si può procedere all analisi di producibilità di turbine commerciali utilizzando le metodologie già illustrate. Valutazione dell investimento Lo studio di fattibilità di un impianto finalizzato alla verifica dei costi e dei rientri economici, e volto alla scelta delle macchine più appropriate ed al loro dimensionamento, è un compito genericamente affidato ai progettisti, ai consulenti o ai costruttori stessi. Si tratta infatti di un attività piuttosto complessa che deve tenere in considerazione diversi fattori. E necessario che il rapporto costi/ricavi sia adeguato alle aspettative. Elementi di costo considerati: Costo aerogeneratore Costo progettazione Costo opere accessorie Costi di esercizio Costi di manutenzione Costi dei canoni Ricavi derivanti: Vendita di energia elettrica Risparmio (costo evitato) di energia elettrica Proventi da altri incentivi Vendita di certificati verdi Occorre poi tenere presenti i diversi tipi di finanziamento come ad esempio: finanziamento a titolo di capitale proprio finanziamento a titolo di capitale di terzi (mutuo) Se il risultato economico risulta accettabile si può procedere con la fase autorizzativa e di installazione/ costruzione. 63
Riferimenti legislativi Senza pretesa di esaustività si citano i seguenti riferimenti legislativi: Fattibilità tecnico-economica dell impianto minieolico Decreto Legislativo 29 dicembre 2003, n. 387 Attuazione della direttiva 2001/77/CE relativa alla promozione dell'energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell'elettricità Regione Toscana Legge Regionale n. 39 del 24 febbraio 2005 Disposizioni in materia di energia. Tale legge tra le varie disposizioni stabilisce l attività libera ARTICOLO 17 Attività libera 1. Salvo quanto disposto all articolo 13 e comunque ferme restando le autorizzazioni paesaggistiche eventualmente richieste ai sensi del decreto legislativo 22 gennaio 2004, n. 42 (Codice dei beni culturali e del paesaggio, ai sensi dell articolo 10 della legge 6 luglio 2002, n. 137) non necessitano di titolo abilitativo ai sensi della presente legge e della l.r. 1/2005, laddove realizzati secondo le condizioni fissate dal PIER (*) e dai provvedimenti attuativi dello stesso, i seguenti interventi: a) installazione di pannelli solari termici di sviluppo uguale o inferiore a 20 metri quadrati, nel rispetto dei criteri e delle modalità stabiliti dagli accordi di cui all articolo 22, comma 1; b) installazione di pannelli solari termici per applicazioni nel settore florovivaistico, nel rispetto dei criteri e delle modalità stabiliti dagli accordi di cui all articolo 22, comma 1; c) installazione di pannelli solari fotovoltaici di potenza nominale uguale o inferiore a 3 chilowatt, nel rispetto dei criteri e delle modalità stabiliti dagli accordi di cui all articolo 22, comma 1; d) installazione di impianti eolici di potenza uguale o inferiore a 5 chilowatt, nel rispetto dei criteri e delle modalità stabiliti dagli accordi di cui all articolo 22, comma 1; e) installazione di impianti di microcogenerazione a gas naturale fino a 3 megawatt termici, nel rispetto dei criteri e delle modalità stabiliti dagli accordi di cui all articolo 22, comma 1; f) installazione di impianti di produzione energetica alimentati a biomassa fino a 0,5 megawatt termici. [ ] (*) piano di indirizzo energetico regionale 64
INCENTIVAZIONI (1) Fattibilità tecnico-economica dell impianto minieolico Lo scambio sul posto Il concetto di scambio sul posto è stato introdotto in Italia con la Delibera 28/06, entrata in vigore il 10/02/2006. Essa prevede la possibilità di cedere alla rete elettrica locale l energia prodotta in eccesso da impianti a fonte rinnovabile di potenza non superiore ai 20 kw e di prelevare dalla stessa i quantitativi di energia nelle ore in cui gli impianti non sono in grado di sopperire ai propri consumi. L utente rimane quindi connesso alla rete elettrica, e consuma energia a prescindere dalla produzione dell impianto. La bolletta quindi riporterà sia i consumi che la produzione eccedente, ed effettua la compensazione: a) In caso di consumi pari o inferiori alla produzione la voce complessiva della bolletta relativa all energia sarà azzerata. La produzione eccedente (non consumata) verrà utilizzata per compensare periodi in cui si verifichi il contrario, e cioè un consumo superiore alla produzione. b) In caso di consumi superiori si effettuerà una compensazione con l eventuale riporto di produzione eccedente cumulata. Il meccanismo di compensazione ha però un limite, per cui eccedenze di produzione vengono compensate solo nell arco di tre anni. Ne deriva che il sistema dovrà essere dimensionato per produrre quanto si consuma; inoltre, dato che l impianto ha una durata molto lunga, si dovranno tenere in considerazione eventuali ipotesi di incremento dei consumi. Riassumendo, le componenti di ricavo per un impianto connesso secondo la modalità Scambio sul posto sono: incentivi, calcolati sull intera produzione da FER; risparmio sulla bolletta per la quota di energia prodotta e autoconsumata. Per quanto concerne le modalità della richiesta e dell erogazione del servizio di Scambio sul posto, descritte all articolo 3 della Delibera in esame: Possono richiedere di usufruire del servizio di scambio sul posto i clienti del mercato vincolato e i clienti del mercato libero che hanno la disponibilità di impianti alimentati da fonti rinnovabili di potenza nominale non superiore a 20 kw. La richiesta deve essere presentata all'impresa distributrice competente nell'ambito territoriale in cui è ubicato l'impianto. 65
INCENTIVAZIONI (2) Fattibilità tecnico-economica dell impianto minieolico Cessione in rete Caratteristica principale della modalità cessione in rete è quella di permettere il consumo dell energia elettrica prodotta dall impianto da fonte rinnovabile solamente mentre questa viene prodotta. Non viene effettuata nessuna forma di compensazione. Lo sfruttamento dell impianto avviene tramite una connessione diretta di quest ultimo con la linea a cui sono collegati i consumi: l energia prodotta e consumata direttamente riduce o azzera il prelievo di energia dalla rete, con conseguente risparmio. L energia eventualmente prodotta in eccesso al consumo viene venduta al gestore. La totalità dell energia prodotta concorre al calcolo della somma degli incentivi, come nel caso dello scambio sul posto. La cessione in rete prevede l installazione di contatori aggiuntivi esattamente come nel caso di scambio sul posto, e lo schema di collegamento è identico. Le componenti di ricavo per un impianto connesso secondo la modalità Cessione in rete sono: incentivi, calcolati sull intera produzione; risparmio sulla bolletta per la quota di energia prodotta e autoconsumata; ricavi derivati dalla vendita dell energia elettrica prodotta e non consumata. 66