A.9.A DESCRIZIONE DEI DIVERSI ELEMENTI PROGETTUALI CON LA RELATIVA ILLUSTRAZIONE ANCHE SOTTO IL PROFILO ARCHITETTONICO DEL PROGETTO...2 A.9.B. DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO...10 SITO DI INSTALLAZIONE...10 POTENZA TOTALE...11 REGIME DEL VENTO DEL SITO...11 DISPOSIZIONE ED ORIENTAMENTO DEGLI AEROGENERATORI...12 PREVISIONE DI PRODUZIONE ENERGETICA...13 A.9.C. CRITERI DI SCELTA DELLE SOLUZIONI IMPIANTISTICHE DI PROTEZIONE CONTRO I FULMINI, CON L INDIVIDUAZIONE E LA CLASSIFICAZIONE DEL VOLUME DA PROTEGGERE...16 1
A.9.a DESCRIZIONE DEI DIVERSI ELEMENTI PROGETTUALI CON LA RELATIVA ILLUSTRAZIONE ANCHE SOTTO IL PROFILO ARCHITETTONICO DEL PROGETTO L ambito territoriale di intervento è costituito dal territorio comunale di Banzi, ubicato nella parte nord-ovest della Regione Basilicata, relativamente vicino alla Puglia ed in particolare alla provincia di Bari (il comune di Spinazzola dista circa 7 km in direzione nord-est). Gli altri comuni confinanti sono quello di Genzano di Lucania (Pz), posto a circa 4 km in direzione sud-est, quello di Palazzo S. Gervasio (Pz) a circa 8 km in direzione nordovest. L impianto eolico è ubicato in località Panetteria, un area posta a circa 4 km dal centro abitato in direzione nord-est. Il parco complessivamente occupa una superficie di circa 870 ettari e si compone di 18 aerogeneratori modello V90 della Vestas con 3 MW di potenza nominale unitaria per un totale 54 MW di potenza complessivamente installata. Gli aerogeneratori e la maggior parte dei cavidotti del parco ricadono nel comune di Banzi a meno di un breve tratto di cavidotto, di circa 700 m, e della stazione utente che ricadono nel territorio comunale di Genzano di Lucania, in area prossima al parco, nelle vicinanze di masseria Cerasoletta. L area del parco eolico, comprese le cabine/stazioni elettriche (di interconnessione e di trasformazione) ricade in zona agricola (zona E1) del Piano Regolatore Generale sia del Comune di Banzi che di Genzano di Lucania. L area interessata dal campo eolico è costituita da un vasto pianoro posto a circa 550-600 m s.l.m.; 16 delle 18 macchine saranno installate in prossimità di Serra della Ruca lungo il confine comunale con Genzano di Lucania, mentre le altre due saranno localizzate più a nord, in località Madama Giulia ad una quota compresa tra i 300 ed i 400 m s.l.m.. 2
La scelta dell ubicazione degli aerogeneratori ha tenuto conto, principalmente, delle condizioni di ventosità dell area (direzione, intensità e durata), della natura geologica del terreno, nonché del suo andamento plano - altimetrico. Figura 1 Inquadramento territoriale impianto 3
Descrizione aerogeneratore Per il campo eolico di progetto si farà ricorso alla turbina V90-3.0 MW basata sulle più moderne tecnologie disponibili. La configurazione di un aerogeneratore ad asse orizzontale è costituita da una torre di sostegno tubolare che porta alla sua sommità la navicella; nella navicella sono contenuti l albero di trasmissione lento, il moltiplicatore di giri, l albero veloce, il generatore elettrico ed i dispositivi ausiliari. All interno della torre/navicella sono inoltre presenti il trasformatore MT/BT, il quadro MT ed il sistema di controllo della macchina. L energia meccanica del rotore mosso dal vento è trasformata in energia elettrica dal generatore, tale energia viene trasportata in cavo sino al trasformatore MT/BT che trasforma il livello di tensione del generatore ad un livello di media tensione tipicamente pari a 20 o 30 kv. Il sistema di controllo dell aerogeneratore consente alla macchina di effettuare in automatico la partenza e l arresto in diverse condizioni di vento. L aerogeneratore eroga energia nella rete elettrica quando è presente in sito un velocità minima del vento (4 m/s) mentre viene arrestato per motivi di sicurezza per venti estremi superiori a 25 m/s. Il sistema di controllo ottimizza costantemente la produzione attraverso i comandi di rotazione delle pale attorno al loro asse (controllo del passo) sia comandando la rotazione della navicella. Gli elementi appena elencati, sono rappresentati nella figura seguente, fornendo, in questo modo, un utile schema funzionale della turbina, con la focalizzazione dei componenti principali e la loro disposizione. I 18 aerogeneratori, per una potenza totale installata pari a 54 MW, saranno ubicati ad un interdistanza non inferiore a 6 diametri del rotore (540 m) se disposti nella direzione del vento dominante o ad una distanza non inferiore a 3 volte il diametro (270 m) se gli stessi saranno posizionati perpendicolarmente rispetto alla direzione del vento dominante. 4
Foto 1 Aerogeneratore Vestas V90 3 MW Da un punto di vista funzionale, un aerogeneratore è composto da molte componenti, tra cui: rotore; navicella; albero primario; moltiplicatore; generatore; 5
trasformatore BT/MT e quadri elettrici; sistema di frenatura; sistema di orientamento; torre e fondamenta; sistema di controllo; protezione dai fulmini. Le caratteristiche tecniche principali dell aerogeneratore del tipo prescelto sono brevemente riassunte di seguito: Regolazione di potenza passo a velocità variabile, Optispeed Dati di funzionamento Potenza nominale: 3000 kw Velocità minima del vento: 4 m/s Velocità nominale del vento: 15 m/s Velocità massima del vento: 25 m/s Classe di vento: IEC IIA/IIIA Altitudine massima: 1500 m Gamma di temperature di funzionamento standard: da -20 C a 40 C opzione basse temperature da 30 C a 40 C Emissioni acustiche 7 m/s: 106,1 db(a) 8 m/s: 107,0 db(a) 9 m/s: 106,9 db(a) Rotore Diametro del rotore: 90 m Area spazzata 6.362 m² Torre Tipo torre in acciaio tubolare Altezze mozzo: 105 m (80 m opzionale) 6
Dati elettrici Frequenza: 50 Hz/60 Hz Tipo convertitore: full scale converter Tipo generatore: generatore asincrono con Optispeed Dimensioni Pala Lunghezza 44 m Profilo alare massimo 3.5 m Navicella Altezza per il trasporto 4 m Altezza installata 3,85 m Larghezza 3,65 m Lunghezza 9.65 m Torre Lunghezza massima della sezione 32,5 m Diametro massimo 4,2 m Mozzo Altezza 3,6 m Diametro 4.2 m Peso massimo di ogni componente principale della turbina per il trasporto 70 tonnellate Le pale hanno una lunghezza di 44 m e sono costituite in fibra di vetro rinforzata con resine epossidiche. L aerogeneratore è alloggiato su una torre metallica tubolare tronco conica d acciaio alta 105 m zincata e verniciata. Il diametro alla base è di 4.20 m., alla sommità è 2,40 m. Al suo interno è ubicata una scala per accedere alla navicella; quest ultima è completa di dispositivi di sicurezza e di piattaforma di disaccoppiamento e protezione. Sono presenti anche elementi per il passaggio dei cavi elettrici e un dispositivo ausiliario di illuminazione. 7
L accesso alla navicella avviene tramite una porta posta nella parte inferiore. La torre viene costruita in sezioni che vengono unite tramite flangia interna. Figura 2 - Vista laterale della navicella dell aerogeneratore Vestas V90 Il peso dell aerogeneratore, esclusa la fondazione, considerando una torre di altezza pari a 105 m, è di 385 tonnellate suddivise come indicato nella seguente tabella: Torre Navicella Rotore Totale 275 t 80 t 30 t 385 t 8
Figura 3 - Caratteristiche principali dell aerogeneratore Vestas V90 9
A.9.b. DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO Sito di installazione Il parco eolico oggetto di intervento si sviluppa in località Panetteria in agro di Banzi. L area del parco si trova nella parte nord-est del territorio comunale di Banzi, a circa 4 km dal centro abitato del paese, lungo il confine con il territorio comunale di Genzano di Lucania (Pz) e a qualche chilometro in linea d aria dal confine con il comune di Spinazzola (Ba). L area del parco parte con un vasto pianoro posto a circa 400 m s.l.m. per poi salire fino a quota 570 m s.l.m. sulle colline verso sud. L ambiente è quello tipico dell area collinare dell Alto Bradano. La zona di intervento è sostanzialmente priva di copertura arborea tranne piccole macchie sparse ed è interessata da colture cerealicole e/o aree destinate a pascolo. Il paesaggio è caratterizzato da ampi spazi coltivati in cui si rileva la presenza di alcune aziende agricole attive, di qualche masseria in stato di abbandono e/o degrado e di poche unità abitative, queste ultime distanti dagli aerogeneratori ben di più di quanto stabilito nell Allegato A del PIEAR. La disposizione degli aerogeneratori si evince, tra gli altri, dagli elaborati cartografici di inquadramento generale. La dislocazione degli aerogeneratori sul territorio è scaturita da un attenta analisi della morfologia del territorio, da una serie di rilievi sul campo, da studi anemometrici e da una serie di elaborazioni e simulazioni informatizzate finalizzate a: minimizzare l impatto visivo; ottemperare alle prescrizioni delle competenti autorità; ottimizzare la viabilità di servizio dedicata; ottimizzare la produzione energetica. 10
Potenza totale La potenza totale del parco ammonta a 54 MW di potenza nominale installata. Regime del vento del sito La stima del potenziale eolico di una determinata area si basa sulla conduzione di una adeguata campagna anemometrica in sito. L analisi anemologica ha per scopo la creazione di una mappa del vento del sito per individuare le aree più ventose (Wind Resource) e posizionare in modo ottimale le turbine tenendo conto del grado di turbolenza e delle interferenze tra turbine. Lo studio Anemologico del Parco eolico Panetteria del comune di Banzi è stato redatto dalla Seraph s.r.l. Per l analisi del potenziale eolico del sito, sono stati utilizzati i dati registrati dalla stazione anemometrica istallata nel comune di Banzi a circa 8 km (cod. 0923) dall area del parco, nelle coordinate EST 2602934; NORD 4522422 (GAUSS-BOAGA Roma 40) nel periodo che va da 31/03/2010 fino a 23/02/2011. Lo studio anemologico ha tenuto conto anche dei dati anemometrici registrati da tre anemometri istallati nel comune di Melfi: Melfi 1 (cod. 2136) dati raccolti dal 01/07/2009 al 31/06/2010; Melfi 2 (cod. 1888) dati raccolti dal 17/11/2009 al 18/11/2010; Melfi 3 (cod. 1885) dati raccolti dal 28/02/2010 al 16/06/2010; Dai dati registrati si evince che tutti i mesi dell anno sono molto ventosi fatta eccezione per il mese di agosto in cui la velocità media è di circa 4,6 m/s, mentre il periodo di picco registrato nel mese di dicembre con velocità media mensile di 9,0 m/s. Il valore medio annuo è invece pari a circa 6,9 m/s, con direzione prevalente Nord-Ovest (si veda oltre la previsione circa la produzione energetica). 11
Disposizione ed orientamento degli aerogeneratori L area interessata, per la sua posizione, si colloca sulla scia della ventosità proveniente da Nord-Ovest. La dislocazione delle macchine sul territorio consegue a quanto prescritto nell Appendice A del PIEAR per gli impianti eolici di grande taglia, sia per quanto riguarda i requisiti tecnici minimi, quelli di sicurezza e quelli anemologici che le linee guida per la progettazione di impianti eolici. Tale ubicazione infatti consente di: evitare una disposizione degli aerogeneratori dell impianto eolico la cui mutua posizione possa realizzare, da particolari e privilegiati punti di vista, il cosiddetto effetto gruppo o effetto selva ; garantire la presenza di corridoi di transito per la fauna riducendo al contempo l impatto visivo degli aerogeneratori (la distanza minima tra aerogeneratori è pari a 3 diametri di rotore). essere il più vicino possibile al punto di connessione alla rete di conferimento dell energia al fine di ridurre l impatto degli elettrodotti interrati di collegamento. evitare la dislocazione degli impianti e delle opere connesse in prossimità di compluvi e torrenti montani e nei pressi di morfostrutture carsiche quali doline e inghiottitoi; contenere gli sbancamenti ed i riporti di terreno. Le coordinate degli aerogeneratori in coordinate GAUSS BOAGA Roma 40 sono riportati nella seguente tabella: WTG E (m) N(m) A1 2608952 4526641 A2 2609298 4526531 A3 2609504 4526725 A4 2610380 4526822 A5 2610685 4526812 12
A6 2611182 4526908 A7 2610556 4527346 A8 2610843 4527321 A9 2611483 4527483 A10 2611489 4527623 A11 2608965 4526103 A12 2612236 4527051 A13 2609008 4525429 A14 2611651 4528831 A15 2611343 4528612 A16 2611891 4526534 A17 2610148 4526673 A18 2610047 4526408 Tabella 1 - Coordinate Gauss Boaga Roma 40 degli aerogeneratori Previsione di produzione energetica Nella tabella sottostante, sono riportate alcune caratteristiche dell aerogeneratore scelto sul quale è stata eseguita la valutazione di producibilità. COSTRUTTORE MODELLO MW DIAMETRO ROTORE H MOZZO VESTAS V90 3 90 105 Figura 4 Rosa dei venti (velocità media per settore di direzione, anemometro cod. 0923) 13
Figura 5 Distribuzione di Weibull per il sito in esame Per stimare la produzione energetica del parco eolico di Banzi si è utilizzato il modello di calcolo WindSim. I dati richiesti in input sono di tipo meteorologico, topografico, di rugosità del terreno oltre alle caratteristiche tecniche degli aerogeneratori. Il modello svolge le funzioni di micrositing e consente di ottenere un atlante del vento sull area oggetto di studio. I dati del vento ottenuti sull area vengono quindi utilizzati per simulare le condizioni di un parco eolico in esercizio. Per ottenere il valore netto della produzione specifica prevista, è necessario considerare tutte le perdite, a partire dalle perdite elettriche (cavidotto MT- consegna in AT) pari al 2%. A queste vanno aggiunte quelle per mancata disponibilità del sistema WTG + BOS pari al 5% ed infine altre perdite relative agli effetti orografici stimate in base all esperienza, all analisi dell indice di turbolenza del vento, del windshear, delle condizioni climatiche, pari al 3%. Dalla relazione sulla producibilità si evince come le direzioni più energetiche siano NW, W e WSW che coprono più del 60 % della produzione annua del parco in progetto. 14
La produzione annuale prevista per il parco eolico di Banzi è di 119.070 MWh (pari al prodotto 18 x 3 [MW] x 2205 [h]) corrispondente ad una producibilità media annua di 2205 ore equivalenti nette. Per ulteriori approfondimenti si rimanda allo studio anemologico che è parte integrante del progetto. Altro parametro importante che deriva dall analisi di producibilità è la densità volumetrica annua (Ev), ovvero il rapporto tra la produzione annuale stimata dell aerogeneratore ed il volume occupato nel campo visuale dalla turbine, espresso in metri cubi. La densità volumetrica è quindi un parametro che misura l impatto visivo. Infatti, elevati valori di Ev corrispondono a più elevati valori energetici ed a minori effetti di impatto visivo. Tale parametro è calcolato come indicato dalla formula seguente: dove: E = energia prodotta dalla turbina (kwh / anno) D = diametro del rotore (metri) H = altezza totale della turbine (m), somma del raggio del rotore e dell altezza del mozzo. Considerando il modello di macchina scelto nel presente progetto, che ha diametro di 90 m e altezza del mozzo di 105 m, si ottiene una densità volumetrica di 0,30 kwh/(anno m3). 15
A.9.c. CRITERI DI SCELTA DELLE SOLUZIONI IMPIANTISTICHE DI PROTEZIONE CONTRO I FULMINI, CON L INDIVIDUAZIONE E LA CLASSIFICAZIONE DEL VOLUME DA PROTEGGERE Rimandando per maggiori approfondimenti alla specifica documentazione di riferimento contenuta nel progetto elettrico, sinteticamente si illustrano i criteri di scelta delle soluzioni impiantistiche di protezione contro i fulmini adottati. L'efficienza della rete di terra di un officina elettrica (centrali, sottostazioni, cabine ecc..) e quindi anche di un impianto eolico, si può ritenere raggiunta quando, alla presenza delle massime correnti di corto circuito legate al sistema elettrico d alimentazione dell'impianto stesso, non si determinino tensioni di contatto e di passo pericolose per persone all'interno ed alla periferia dell'area interessata. L'efficienza della rete di terra è quindi legata ad una sufficiente capacità di disperdere la corrente di guasto (basso valore di resistenza totale) ma, in misura maggiore, ad un uniformità del potenziale su tutta l'area dell'impianto utilizzatore (tensioni di passo e di contatto, gradienti periferici e differenze di potenziale fra diverse masse metalliche di valore limitato). L impianto di terra sarà pertanto costituito dalle seguenti parti: n. 1 dispersore lineare di collegamento equipotenziale di tutte le macchine e le relative cabine di macchina; rete di terra per la cabina di impianto e la stazione di consegna. Per integrare e quindi migliorare le capacità disperdenti, il dispersore dovrà essere interconnesso in più punti anche con le armature dei plinti di fondazione degli aerogeneratori. Per quanto riguarda la protezione contro i fulmini di impianti eolici, i problemi principali riguardano il possibile danneggiamento degli aerogeneratori eolici per fulminazione diretta ed il possibile deterioramento dei sistemi di monitoraggio e di controllo per fulminazioni generalmente indirette che interessano, non solo gli aerogeneratori installati ma l impianto eolico nel suo complesso. Infatti, le fulminazioni 16
dirette sugli aerogeneratori possono danneggiare in modo particolare le pale, mentre i fulmini nell impianto generano sovratensioni transitorie che interessano i circuiti degli aerogeneratori, delle cabine di macchina, della cabina di impianto e che possono danneggiare i loro sistemi elettronici (che sono particolarmente vulnerabili). Nello specifico ci si riferisce al solo dispersore di terra, poiché gli aerogeneratori risultano essere già predisposti con un idoneo sistema di protezione, collegato al dispersore di terra in due punti. 17