Rapporto
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Cliente:
Ricerca di sistema.
Oggetto:
Metodologie di acquisizione ed analisi della radiazione solare diretta misurata al
suolo.
Ordine:
Contratto CESI n° 60/00026
Note:
ENERIN / SFR01/006
senza l'autorizzazione scritta del CESI questo documento può essere riprodotto solo integralmente
N. pagine: 96
N. pagine fuori testo: 0
Data:
30 giugno 2000
Elaborato:
SFR ERI – Vittorio Brignoli
Verificato:
CESI SFR – Gabriele Botta
Approvato: CESI SFR – Adalberto Porrino
CESI
Centro Elettrotecnico
Sperimentale Italiano
Giacinto Motta spa
Via R. Rubattino 54
20134 Milano - Italia
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interamente versato
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Tribunale Milano
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C.F. 00793580150
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Indice
SOMMARIO..............................................................................................................................................4
1.0 LA SELEZIONE DEI SITI CON IL MASSIMO GRADO DI SOLEGGIAMENTO ........................7
1.0.1
La disponibilita' di dati di radiazione solare diretta....................................................................7
1.1 I criteri di selezione...............................................................................................................................8
1.2 I dati puntuali statistici........................................................................................................................10
1.3 L' irraggiamento globale .....................................................................................................................12
1.4 L' eliofania ..........................................................................................................................................12
1.5 La copertura nuvolosa.........................................................................................................................18
1.6 Le precipitazioni. ..............................................................................................................................211
1.7 L'umidità. ............................................................................................................................................26
1.8 Le zone con probabile massimo annuale di radiazione solare diretta.................................................28
1.9 La ventosità.........................................................................................................................................31
1.10 Identificazione dei siti idonei..............................................................................................................32
1.11 Bibliografia del 1° capitolo.................................................................................................................34
2.0 IL MONITORAGGIO DELLA RADIAZIONE DIRETTA AL SUOLO. .........................................35
2.1
Attivita' preliminari all' installazione dei sistemi di acquisizione dati................................................36
2.1.1
Verifica della strumentazione disponibile ................................................................................36
2.1.2
Configurazione della stazione di acquisizione dati...................................................................37
2.1.3
Evoluzione della strumentazione di acquisizione e misura ......................................................46
2.2
Attivita' di installazione e gestione dei sistemi di acquisizione dati ...................................................48
2.2.1
L'installazione e gestione del sistema di acquisizione di Gela .................................................48
2.2.2
L'installazione e gestione del sistema di acquisizione di Catania.............................................51
2.2.3
L'installazione e gestione dei sistemi di acquisizione di Mazara..............................................53
2.2.4
L'installazione e gestione dei sistemi di acquisizione di Taranto .............................................54
2.2.5
L'installazione e gestione dei sistemi di acquisizione di Cagliari.............................................55
2.3
Bibliografia del 2° capitolo.................................................................................................................57
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3.0 CRITERI DI ANALISI DEI DATI ED ELABORAZIONE DEL PRIMO ANNO DI DATI ..........58
3.0.1
La disponibilita' di dati. ............................................................................................................58
3.0.2
Criteri di analisi dei dati. ..........................................................................................................58
4.0
3.1
Aspetti meteorologici..........................................................................................................................59
3.1.1
La distribuzione annuale di radiazione solare globale orizzontale. ..........................................59
3.1.2
La distribuzione annuale di radiazione solare diretta. ..............................................................62
3.1.3
L'energia giornaliera da radiazione globale orizzontale e diretta .............................................65
3.1.4
La stima della copertura nuvolosa. ...........................................................................................67
3.1.5
I giorni medi e i giorni limite annuali ......................................................................................69
3.1.6
I giorni medi e i giorni limite mensili ......................................................................................75
3.2
Aspetti energetici ................................................................................................................................78
3.2.1
La distribuzione annuale di radiazione diretta utile..................................................................78
3.2.2
Lo spettro delle intensita' di radiazione. ...................................................................................82
3.2.3
La distribuzione cumulativa delle intensita' di radiazione........................................................84
3.2.4
La distribuzione annuale dei giorni con radiazione utile..........................................................86
3.2.5
La distribuzione cumulativa dei giorni con radiazione diretta utile . .......................................88
3.2.6
Confronto tra Gela ed altre localita'..........................................................................................90
3.2.7
Sintesi delle analisi dei dati. .....................................................................................................92
3.3
Bibliografia del 3° capitolo.................................................................................................................94
CONCLUSIONI........................................................................................................................................ 96
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SOMMARIO.
Questo rapporto è stato steso nell’ambito delle ricerche svolte dal CESI per il sistema elettrico italiano
relativamente alle tematiche riguardanti lo sfruttamento energetico delle fonti rinnovabili.
Una fonte particolarmente importante è costituita dalla radiazione solare, che, come noto, può essere sfruttata
con diverse tecnologie. Alcune di queste ricorrono alla concentrazione della radiazione stessa, come il
fotovoltaico a concentrazione o il solare termodinamico, e quindi sfruttano la sola componente diretta della
radiazione.
La conoscenza della quantità di radiazione solare concentrabile, o diretta, che arriva al suolo costituisce il
dato di base per stabilire se una determinata località sia idonea ad ospitare un impianto solare del tipo sopra
citato, sia questo sperimentale o commerciale.
Le informazioni di base disponibili sulla quantità di energia da radiazione solare sono frutto di programmi di
monitoraggio meteorologico di vasto respiro curati da Enti Pubblici nazionali e sovranazionali. Da molti anni
in Italia sono in funzione diverse reti di stazioni meteorologiche che hanno accumulato una notevole mole di
dati disponibili per elaborazioni statistiche.
In molte delle stazioni in funzione si acquisisce la radiazione globale sul piano orizzontale, ovvero la
quantità di energia che incide in un secondo su un piano orizzontale di estensione pari ad un metro quadrato,
o l’eliofania, ovvero il numero di ore di sole giornaliere. La radiazione globale sul piano orizzontale include
sia la radiazione proveniente direttamente dal disco solare, cioè la radiazione diretta, sia la radiazione
proveniente da tutte le direzioni del cielo detta radiazione diffusa.
A causa della complessità della misura e dei costi relativi, di regola la radiazione solare diretta non viene
acquisita. Per questo dato non è quindi attualmente disponibile una base di dati storici, nè risulta siano
previsti programmi di acquisizione di vasta portata in grado di sopperire nel tempo a tale lacuna.
Stante la difficoltà di acquisizione automatica di tale dato con metodi strumentali, da molti anni vengono
utilizzate altre metodologie di valutazione della radiazione solare diretta. Una di queste è l’analisi delle
immagini da satellite o la modellistica della radiazione, metodologia che tenta di ricostruire la radiazione
diretta partendo da dati di radiazione globale orizzontale, dato quest’ultimo normalmente disponibile su base
storica per molte località. Tuttavia è esperienza comune che tali metodologie, per giungere a risultati
pienamente affidabili, necessitino di una base di dati di riferimento acquisiti al suolo con tecniche
strumentali.
Durante gli anni 90 ENEL Ricerca, ora CESI, ha condotto una campagna di acquisizione di dati di radiazione
solare diretta, limitata ma continuativa, per alcuni siti significativi dell'Italia Meridionale e Insulare dove
verosimilmente maggiore è l'energia associata a questa frazione della radiazione. Tale iniziativa ha
parzialmente sopperito alla già citata mancanza di dati storici di tale grandezza, fornendo una stima
statisticamente significativa di tale dato per il Sud Italia.
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In questo rapporto sono esposti i criteri che hanno guidato la selezione dei siti monitorati durante la
campagna citata, le tecniche impiegate per l’acquisizione dei dati e un’analisi dei dati ottenuti durante il
primo anno di acquisizioni.
Per la selezione dei siti migliori è stato applicato un criterio di confronto che partendo dalle informazioni
statistiche disponibili in letteratura ha consentito di identificare le aree maggiormente soleggiate che
dovrebbero beneficiare del valori annuali massimi di energia da radiazione solare diretta. Per la selezione
sono stati considerati in particolare l’irraggiamento globale orizzontale, la durata del soleggiamento
(eliofania), la copertura nuvolosa ed altri parametri.
I risultati hanno consentito di individuare le aree verosimilmente più soleggiate. Si possono citare in
particolare, in Sicilia, la piana di Gela, le zone di Mazara del Vallo, Marsala, Vittoria. la piana di
Catania e la zona pianeggiante di Trapani Birgi. In Sardegna si può citare la piana del Campidano e
qualche area pianeggiante della costa Sud. In Calabria vi è la piana di Gioia Tauro e la piana di
S.Eufemia, in Puglia la zona di Sud-Est di Taranto, seguita dalla costa di Brindisi e dalla zona di Porto
Cesareo, in Basilicata il litorale del Metapontino, ed in Campania la piana del Volturno.
A seguito di tale selezione, nell’ambito di programmi orientati a valutare la potenziale idoneità di siti
candidabili ad ospitare eventuali impianti solari termodinamici, l’allora ENEL Ricerca, in collaborazione con
Conphoebus (Gruppo ENEL), avviò specifiche rilevazioni. A tal fine furono previste cinque stazioni
automatiche per l’acquisizione di radiazione solare diretta, oltre ad altri parametri correlati, nei dintorni delle
città di Gela, Catania, Mazara del Vallo, Taranto e Cagliari. Per una migliore comparabilità si decideva
inoltre di individuare il luogo esatto della misura nell’entroterra, a pochi chilometri dal mare, dove
verosimilmente l’irraggiamento è massimo.
Per l’acquisizione dei dati si è ricorso alla tipica strumentazione impiegata per l’acquisizione di dati
meteorologici integrata con strumentazione sviluppata appositamente per il programma di acquisizione.
La misura, in contemporanea, della radiazione solare diretta e di pochi altri parametri meteorologici ad essa
correlati, effettuata in alcuni siti, ha consentito di definire, in pochi anni, i valori massimi di energia
utilizzabile nel settore solare termico ad alta temperatura in Italia.
Per caratterizzare il Sud Italia dal punto di vista della radiazione solare diretta è stato previsto il
monitoraggio e l’elaborazione degli andamenti giornalieri e stagionali delle radiazioni solari diretta e globale
per un periodo di almeno tre anni, integrati con le misure della temperatura, della umidità relativa, e
pressione dell’aria, della velocità e direzione del vento.
In base a considerazioni di tipo logistico si è proceduto ad installare per prime le due stazioni nei pressi di
Gela e di Catania (giugno-luglio 92). È da rilevare che, essendo le centraline disperse su un’area molto
ampia, si è ricorso ad un collegamento via modem tra le stesse e la postazione di controllo ubicata presso
Conphoebus. Ciò ha richiesto la messa a punto di stazioni di acquisizione piuttosto complesse soddisfacenti a
particolari requisiti di affidabilità.
Nel luglio 1993 si concludeva il primo anno solare utile delle campagna di misura della radiazione solare
diretta ed altri dati meteorologici di Gela e Catania. Sui dati del primo anno di acquisizioni sono state svolte
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analisi approfondite per la caratterizzazione della radiazione solare diretta. La distanza reciproca tra le due
stazioni inoltre ha consentito un interessante confronto sull'influenza del clima locale.
Nel 1993 sono state istallate le stazioni negli altri tre siti prescelti.
Un primo confronto, basato essenzialmente sulla radiazione solare globale di cui esistono dati storici, ha
permesso di stabilire che, in termini di soleggiamento, l'anno sperimentale 92/93 era da considerarsi
rappresentativo. L'energia
annuale da radiazione globale orizzontale è risultata per Gela di 1820
kWh/m².anno, l'energia da radiazione solare diretta a Gela è risultata pari a 1672 kWh/m².anno.
Il clima di tipo "mediterraneo" comporta una significativa presenza di condizioni di nuvolosità variabile e di
copertura totale specie in autunno ed in inverno e una leggera foschia dovuta all'evaporazione in estate; a
Gela 54 giorni sono stati stimati come quasi completamente coperti, 198 come variabili e 113 come sereni. In
41 giorni la radiazione diretta media oraria non ha mai superato il valore di 300 W/m² (copertura totale).
A Gela i valori massimi di intensità media oraria di radiazione solare diretta, pari a circa 900 W/m² si sono
registrati a mezzogiorno in giugno. Valori occasionalmente di poco superiori a 900 W/m² si sono verificati a
Catania. Il numero di ore utili con intensità superiori a 700 W/m² è risultato a Catania del 14.5% maggiore
rispetto a Gela.
Per quanto riguarda i criteri di analisi “energetici” ispirati alle caratteristiche dei sistemi a concentrazione del
solare ad alta temperatura i due siti sono risultati praticamente equivalenti. In particolare entrambi hanno
beneficiato di circa 2000 ore con intensità di radiazione diretta media oraria superiore a 450 W/m²
equivalente al valor medio della soglia di funzionamento dei concentratori a parabola lineare (tecnologia ex
LUZ) per un energia utile di circa 1286 kWh/m².anno. A Catania si è registrato un valore del 3% superiore a
quest’ultimo .
Ulteriori dati possono essere reperiti nel rapporto, che riporta anche, come detto, una approfondita disamina
delle metodologie utilizzate per effettuare le rilevazioni descritte.
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1.0
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LA SELEZIONE DEI SITI CON IL MASSIMO GRADO DI SOLEGGIAMENTO
1.0.1 La disponibilità di dati di radiazione solare diretta.
Come già anticipato, nonostante la presenza di più reti di monitoraggio del clima, in Italia non e’ attiva una
raccolta sistematica di dati di radiazione solare diretta. I pochi dati disponibili sono raccolti da Enti diversi
che procedono autonomamente, di regola da tempi recenti, senza continuità e con strumentazione non
automatica. La ENEL RICERCA ha
effettuato durante gli anni 80 campagne di acquisizione di dati
meteorologici tra cui la radiazione solare diretta. Tali dati tuttavia, eccettuati quelli di Adrano (CT) si
riferiscono a siti dell'Italia Centro-Settentrionale. In seguito durante la seconda metà degli anni 90 il Gruppo
ENEL ha poi attivato una piccola rete di acquisizione di dati di radiazione solare diretta nell’Italia
Meridionale ed Insulare che ha permesso di ottenere una stima del potenziale di energia solare sfruttabile per
il solare ad alta temperatura.
In linea di principio è possibile ricavare la radiazione solare diretta partendo dalla radiazione solare globale
orizzontale e da altri dati meteorologici mediante modelli matematici. Questo approccio comporta di fatto il
tentativo di ricostruire lo stato di nuvolosità del cielo sulla base delle informazioni statistiche e delle
relazioni intercorrenti tra valore della radiazione globale e posizione del sole. La stima della radiazione
solare diretta risulta tanto più complessa ed incerta quanto maggiore e’ il grado di variabilità del clima
mentre e’ più semplice ed affidabile nelle condizioni di clima desertico.
I modelli che ricostruiscono la radiazione solare diretta risultano imprecisi nella stima sia dei valori massimi
che nella distribuzione giornaliera dell'energia; un dato, quest'ultimo, di fondamentale importanza per
l'utilizzazione delle tecnologie solari a concentrazione. Infine per molte località non sono disponibili neppure
i dati di base di radiazione solare globale orizzontale necessari per effettuare le stime.
Dai primi anni 90 vengono utilizzate anche in Italia varie tecniche di analisi delle immagini del satellite
meteorologico Meteosat che permettono di giungere alla stima dell'insolazione globale al suolo. A tale
risultato si perviene mediante la realizzazione di mappe statistiche di nuvolosità dalle quali si può derivare il
valore della radiazione globale orizzontale.
Teoricamente, dalla nuvolosità , calcolata mediante satellite, si può dedurre la radiazione solare diretta con i
metodi di modellistica; in alternativa può
risultare più affidabile utilizzare le correlazioni tra dati di
radiazione raccolti al suolo e nuvolosità calcolata da satellite per stimare il valore della radiazione solare
diretta nei siti non monitorati.
In ogni caso la misura accurata della radiazione solare diretta in alcuni siti chiave permette di ottenere alcuni
valori di riferimento indispensabili per validare i metodi di ricostruzione della radiazione solare diretta nella
variabilità della climatologia italiana.
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A seguito delle attività di monitoraggio al suolo e mediante satellite sono oggi disponibili presso il CESI
SpA file di dati di radiazione solare diretta relativi agli anni 1992 – 1999 per alcuni siti del Sud Italia e le
isole maggiori e una mappatura statistica della distribuzione della radiazione solare diretta relativa agli anni
1994-1999 per tutto il territorio nazionale con un grado di risoluzione spaziale di circa 10 km.
1.1
I criteri di selezione.
Poiché la finalità della acquisizione dei dati di radiazione solare diretta intrapresa dal Gruppo ENEL era la
determinazione del massimo potenziale di utilizzo per il solare ad alta temperatura i siti da monitorare sono
stati localizzati nelle aree di maggiore insolazione.
Tali aree sono state preventivamente individuate basandosi su una serie di informazioni storiche relative a
grandezze meteorologiche correlate con la radiazione diretta.
La quantità annuale di radiazione solare diretta che giunge al suolo dipende da tre fattori principali,
nell'ordine: il clima, la latitudine e la quota. Il clima, che dipende fortemente anche dagli altri due fattori, è
sicuramente l'elemento più importante in termini quantitativi in quanto fissa, in generale, il numero di ore
annue di cielo sereno. Dalla latitudine dipende, oltre al clima, la distribuzione delle ore teoriche di sole
durante l'anno e soprattutto gli angoli medi di incidenza dei raggi solari rispetto alla verticale del luogo. La
quota in genere, determina il clima in modo più radicale che la latitudine, e determina l'intensità massima
della radiazione solare diretta. E' importante osservare che il peso della latitudine e della quota è esercitato
solo nei periodi di cielo sereno per lo più in termini di intensità ovvero di "qualità" della radiazione. Del resto
è facile osservare che nella fasce tropicali del pianeta, a pari latitudine, coesistono regioni con forti
insolazioni medie annue (climi desertici) e regioni con insolazioni medie annue limitate dall'azione di intense
precipitazioni stagionali (climi tropicali). In queste ultime, l'azione della latitudine si esprime nei valori
massimi di irraggiamento che si raggiungono durante le ore di cielo sereno. All'aumentare della quota
aumenta l'intensità della radiazione diretta in caso di cielo sereno, ma con eccezione di pochi altipiani dal
clima desertico, la quota in genere agisce , come fattore negativo sull'integrale annuo di radiazione diretta
sfruttabile a causa della maggior copertura media del cielo e delle maggiori precipitazioni medie annue.
Nell'Italia Meridionale ed Insulare domina il clima di tipo mediterraneo con livelli di irraggiamento medi
annuali inferiori a quelli tipici dei climi desertici. La variegata orografia della penisola comporta variazioni
locali notevoli di clima e di irraggiamento sovrapposti all'effetto di fondo della latitudine, che varia
approssimativamente da 41 a 37 gradi Nord. L'azione della quota, quando non altera il clima in modo
radicale come nelle zone interne appenniniche, è in effetti poco valutabile ma è presumibile che i modesti
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guadagni ottenibili con l'innalzamento di poche centinaia di metri siano più che invalidati da una
diminuzione del numero di ore di cielo sereno.
In conclusione si è ritenuto che per identificare le aree italiane maggiormente soleggiate fosse indispensabile
analizzare prevalentemente i parametri climatologici essendo gli effetti della quota e della latitudine di
seconda approssimazione.
Sebbene le relazioni che intercorrono tra la radiazione solare diretta e gli altri parametri meteorologici non
siano esprimibili in formule semplici è evidente che esistono delle correlazioni generali. In mancanza di dati
che dimostrino il contrario è lecito aspettarsi che all'interno di ciascuna regione la località con massimo
annuale di radiazione solare diretta dovrebbe beneficiare, nell'ordine :
- del massimo di irraggiamento globale orizzontale,
- della massima durata del soleggiamento (eliofania)
- del minimo di copertura nuvolosa
- del minimo di giorni piovosi o con temporali
- del minimo di quantità di precipitazioni
- del minimo di umidità media
- di assenza di nebbie e foschie
- del massimo della temperatura media
- della minima latitudine
- della massima quota
Da notare che le grandezze meteorologiche elencate non forniscono informazioni di uguale peso per la
finalità della selezione; se infatti l'eliofania e l'irraggiamento globale sono fortemente correlate con la
radiazione solare diretta, la quantità di precipitazione lo è molto meno (è più importante la frequenza delle
precipitazioni che la loro quantità). La temperatura dell'aria mediata sulle 24 ore dipende da tanti e tali fattori
che viene menzionata solo per completezza. La latitudine e la quota sono inserite per ultime in quanto si
ritiene che il loro effetto sia prevalentemente incluso nel valore delle grandezze meteo e possono essere utili
per distinguere zone con pari caratteristiche climatiche ma latitudini e quote diverse. Da osservare che tra le
grandezze meteorologiche indicate non figura la ventosità in quanto non è facilmente correlabile con la
radiazione solare diretta. Nel paragrafo 1.9 è però riportata una breve analisi sulla ventosità dei siti
selezionati in quanto una limitata ventosità può favorire lo sfruttamento dell'energia associata alla radiazione
solare diretta. Il confronto tra le grandezze meteo elencate costituisce l'unico metodo praticabile, in termini di
dati statistici disponibili, per selezionare le aree con il massimo annuale di energia da radiazione solare
diretta. E' evidente che una tale selezione, basata su grandezze meteo correlati alla radiazione solare diretta in
modo complesso, porta a risultati che devono ritenersi indicativi e da confermarsi mediante da misure
sperimentali.
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1.2
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I dati puntuali statistici.
Nella pagina successiva sono riportate i dati puntuali riferiti alle varie località interessanti per questo studio
e di cui esistono dati reperibili in letteratura [1.1] [1.2] [1.3] [1.4] [1.5] [1.6]. E' fondamentale osservare che
non esistono evidenze per ritenere che le località di massima insolazione si trovino tra quelle elencate; i siti
migliori potrebbero trovarsi in un area non controllata. I dati presentati costituiscono peraltro tutto o quasi è
disponibile, in termini di dati statistici già elaborati e pubblicati, per le regioni in esame. A questi vanno
aggiunti altri dati acquisiti durante gli ultimi anni 90 con le nuove stazioni di acquisizione dati di radiazione
globale orizzontale della Aeronautica Militare.
Di una stessa variabile sono presentate più fonti che spesso si riferiscono a periodi diversi e a diversi punti di
una stessa località e che talvolta mostrano valori discordi. Tale discordanza deriva dalla differenza dai
periodi a cui la media si riferisce ma anche dalle diverse metodologie utilizzate dai vari Enti che hanno
raccolto i dati. Deve essere infine ricordato che molti dati sono gravati dall'incognita della imprecisione
dovuta ai metodi e alla scarsa cura nella raccolta dei dati originali. Nonostante tutte le limitazioni esposte è
stato possibile riordinare e aggregare tali dati in modo da ottenere una prima informazione sul reciproci
rapporti di insolazione per le varie località di una stessa regione. A tale risultato si arriva riordinando le
località
di ciascuna regione secondo il valore assunto da ciascuna delle grandezze meteo (eliofania,
irraggiamento globale orizzontale, ecc.) nell'ordine in cui tali grandezze sono elencate sopra. La mancanza di
dati rende la classificazione estremamente incerta e pertanto l'identificazione
deve considerarsi
assolutamente indicativa. Ciò è particolarmente vero per la regioni di Puglia e Sicilia dove l'ordine delle
località non emerge in modo evidente. Ciononostante è possibile individuare come zone più soleggiate di
ciascuna regione le seguenti località:
- in Campania: Capo Palinuro
- in Puglia: S.Maria di Leuca, Taranto e Lecce
- in Calabria: Reggio Calabria e Crotone
- in Sicilia: Gela, Agrigento, Trapani e Catania
- in Sardegna: Cagliari
Queste prime indicazioni emerse dal confronto delle statistiche puntuali sono di seguito confrontate con una
serie di informazioni sulle varie grandezze meteorologiche che sono correlate in varia misura con la
radiazione solare diretta.
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1.3
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L'irraggiamento globale.
L'irraggiamento globale orizzontale è costituito dalla somma delle radiazioni diretta e diffusa che incidono
sul piano orizzontale e mediamente per un clima di tipo mediterraneo la radiazione diretta contribuisce per
circa il 75% a tale sommatoria. Ne consegue che il valore medio dell'irraggiamento globale orizzontale
costituisce un primo dato di riferimento sull'irraggiamento diretto. La mappa dell'irraggiamento globale
giornaliero medio annuale (fig.1.1) [1.7] fornisce una prima informazione di base sulla distribuzione e sulla
quantità di radiazione solare globale al suolo che per il Sud e le isole oscilla da 4.0 a 4.8 kWh/m²giorno. La
mappa dell'Atlante Solare Europeo ha una risoluzione spaziale estremamente bassa e consente di evidenziare
soltanto le tendenze generali della distribuzione. Risulta evidente che per quanto riguarda il Mezzogiorno
peninsulare esiste un gradiente Nord-Ovest Sud-Est dovuto alla presenza dei rilievi. Ciò comporta che
località con diversa latitudine godano di un irraggiamento globale orizzontale simile (esempio Catanzaro e
Brindisi) e che pertanto la latitudine nell'Italia Peninsulare determina solo in parte il livello di insolazione. In
particolare la Puglia mostra mediamente lo stesso livello di irraggiamento globale medio della Calabria. Il
massimo di irraggiamento globale invece coincide con il versante Sud-Occ. della Sicilia. Inoltre singolare
risulta l'andamento della insolazione in Sardegna che risulta nel complesso paragonabile a quello della
Calabria e che assegna al versante Occidentale un valore maggiore rispetto a quello Orientale.
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fig.1.1 Mappa dell'irraggiamento globale giornaliero medio annuale (Fonte: Atlante Solare Europeo ed 1985)
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1.4
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L'eliofania.
L'eliofania o il tempo di irraggiamento diretto giornaliero è probabilmente il dato disponibile più correlato
con la quantità di radiazione solare
diretta. Nella prima mappa dell'eliofonia assoluta media annua
(fig.1.2.)[8] si osserva chiaramente che nell'Italia Meridionale e Insulare sono le aree litoranee a beneficiare
del valore medio massimo di oltre 7 ore medie giornaliere. In particolare si distinguono il Golfo di Gaeta,
tutta la costa tirrenica della Calabria ed alcuni tratti della costa ionica in provincia di Reggio Calabria.
Inoltre sono favorite le coste ed in particolare il versante Sud-Occidentale della Sicilia, le coste ed ampie
regioni dell'entroterra del versante occidentale in Sardegna.
Le zone appenniniche e montuose
dell'interno sono sistematicamente meno soleggiate delle zone costiere.
Le mappe di eliofania relativa [1.8] ovvero il rapporto tra l'eliofania reale e quella teorica rappresentano gli
andamenti limite durante l'anno di tale variabile. A gennaio si osserva che il versante tirrenico in generale
beneficia di maggiore insolazione rispetto a quello adriatico. Inoltre le regioni della Calabria e della Puglia
esposte agli effetti dei due mari non mostrano variazioni di rilievo tra litorale e interno. Nelle isole le coste
meridionali mostrano un ulteriore grado di insolazione.
L'eliofania di luglio (con 13 ore di soleggiamento medio nelle zone più soleggiate) costituisce un dato molto
significativo in quanto in questo mese l'energia solare che arriva al suolo è circa 3 volte maggiore di quella di
gennaio . In questo caso la differenza tra zone costiere ed interno è più marcata ma ricalca per buona parte lo
schema di gennaio, in più sono evidenziate le regioni costiere della provincia di Reggio Calabria.
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fig. 1.2 Mappa di eliofania assoluta media annua (Fonte: Atlante Tematico d’Italia TCI – CNR ed. 1989)
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fig. 1.3 Mappa di eliofania relativa media di gennaio (Fonte: Atlante Tematico d’Italia TCI – CNR ed 1989)
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fig. 1.4 Mappa di eliofania relativa media di luglio (Fonte: Atlante Tematico d’Italia TCI – CNR ed. 1989)
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1.5
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La copertura nuvolosa.
Il dato di copertura nuvolosa ha una forte correlazione inversa con la radiazione solare diretta ma la sua
attendibilità è intrinsecamente più bassa di altri dati meteorologici in quanto il grado o frazione di copertura
del cielo viene riportato con osservazioni e valutazioni individuali e non mediante strumenti. Inoltre non è
stato possibile rintracciare carte recenti che riportino dati sintetici sulla quantità e tipologia di nuvolosità. Il
tipo di copertura, in particolare, risulta importante dato che in termini di radiazione solare diretta esiste una
fondamentale differenza tra un cielo "velato" e "coperto".
Di seguito sono presentate la mappa di nuvolosità nell'anno [1.8] (fig. 1.5) e la mappa di nuvolosità
nell'estate (fig. 1.6) che provengono da dati trentennali raccolti a cavallo tra l’800 ed il 900. Entrambe
presentano una scala molto grossolana. Mediamente durante l'anno le zone delle coste risultano meno
nuvolose. In particolare si distinguono l'area di Gela e la costa Sud- Orientale della Sardegna mentre vaste
aree delle coste tirreniche ed adriatiche sono accomunate da un grado di nuvolosità di poco superiore.
Durante l'estate, in cui la copertura del cielo ha un ruolo determinante, la distinzione del territori è ancora
meno marcata e si evidenziano come meno nuvolose la zona della piana di Catania e ancora la costa SudOrientale della Sardegna.
E' interessante osservare che, sebbene il dato rilevato al suolo possa rivelarsi meno attendibile di altri dati, lo
stesso dato osservato mediante satellite svolge un ruolo fondamentale nella previsione delle condizioni
atmosferiche e viene comunemente analizzato presso diversi Enti italiani ed internazionali. Dalla seconda
meta’ degli anni ’80 si è sviluppata una intera disciplina di elaborazione statistica delle ottenute da satelliti
meteorologici. Mediante elaborazione si possono ricavare mappe di nuvolosità mediate su qualsiasi periodo
temporale con un dettaglio di 5-10 chilometri.
Sebbene la significatività delle mappe statistiche da satellite debba essere sempre attentamente valutata, è
certo che l’elaborazione delle immagini da satellite consente di evidenziare le zone favorite da particolari
condizioni locali e di effettuare stime generali della disponibilità media di radiazione solare diretta mediante
confronto con dati presi a terra
Rapporto
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fig. 1.5 Mappa annuale di nuvolosità (Fonte: Atlante fisico economico d’Italia TCI ed. 1939)
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fig. 1.6 Mappa della nuvolosità durante l’estate (Fonte: Atlante fisico economico d’Italia TCI ed. 1939 )
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1.6
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Le precipitazioni.
Dato che i periodi di pioggia o di nevicata costituiscono un sottocaso dello "stato di cielo coperto"
l'informazione legata alle precipitazione dovrebbe già essere contenuta in quella dello stato del cielo.
Tuttavia a causa della approssimazione con cui è nota quest'ultima grandezza, la quantità e la frequenza delle
precipitazioni possono costituire due indicatori indiretti del grado di copertura e quindi dell'insolazione di un
sito..
La carta dei regimi pluviometrici (fig. 1.7) [1.9] identifica il tipo di clima sulla base della quantità e della
distribuzione delle piogge durante l'anno e mostra che tutta l'Italia Meridionale e Insulare gode di un regime
pluviometrico "Mediterraneo" caratterizzato da "un solo massimo invernale e un lungo periodo di aridità nel
semestre caldo" o "Submediterraneo" con massimo spostato verso l'autunno. Interessante risulta
l'evidenziazione di alcune regioni in Sardegna tra cui quelle di Cagliari e Alghero dove il regime
pluviometrico mostra un massimo secondario in primavera. In queste regioni, lo spostamento della piovosità
in primavera
dovrebbe comportare una modesta limitazione della radiazione media annuale in quanto
l'insolazione è distribuita maggiormente in primavera ed estate.
Rapporto
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fig.1.7 Carta dei regimi pluviometrici (Fonte: Atlante Tematico d’Italia TCI – CNR ed. 1989)
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La carta della frequenza delle precipitazioni (fig. 1.8) [1.9] mette in risalto alcune zone particolarmente poco
piovose: l'entroterra di Porto Cesareo in Puglia , il promontorio di Capo Rizzuto in Calabria, la Piana di
Catania e la zona di Capo Passero in Sicilia e il litorale Sud-Est di Cagliari e la Costa Smeralda in
Sardegna. E' interessante constatare che la distribuzione della frequenza delle "ripete le linee fondamentali
della distribuzione geografica delle precipitazioni" ovvero che in linea di massima per il territorio italiano si
può affermare che esiste una certo grado di proporzionalità tra numero di giorni piovosi e quantità di
precipitazioni annuale.
La mappa delle precipitazioni estive (fig. 1.9) [1.9] aggiunge un ultima importante informazione sulla
distribuzione delle piogge in quanto è indicativa di come l'insolazione estiva, che contribuisce in modo
rilevante al totale annuale, venga limitata dalle precipitazioni. Le zone meno piovose in estate si trovano
sulla costa ionica a Capo Spartivento e a Punta Stilo in Calabria, tutta la costa Sud-Occ. della Sicilia estesa
fino ed oltre Trapani e buona parte della costa Occ. e nel cagliaritano in Sardegna.
Rapporto
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fig.1.8 Carta della frequenza annuale delle precipitazioni
(Fonte: Atlante Tematico d’Italia TCI – CNR ed. 1989 )
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fig. 1.9 Mappa delle precipitazioni estive (Fonte: Atlante Tematico d’Italia TCI – CNR ed. 1989)
Rapporto
1.7
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L'umidità.
Quest'ultima grandezza ha un ruolo importante nell'attenuazione dei raggi solari attraverso l'atmosfera in
condizioni di cielo sereno. Le statistiche di umidità disponibili tuttavia si riferiscono ai valor medi calcolati
sulle 24 ore e non sulle sole ore diurne e ciò attenua la significatività di questi dati per gli scopi prefissati. Di
seguito è riportata la mappa dei tipi di clima in funzione dell'umidità [1.9] (fig.1.10). Stante tale
limitazione sono chiaramente individuabili alcune zone dove il clima viene definito "semiarido". Si tratta di
buona parte della provincia di Foggia, del litorale a Nord di Bari, del litorale di Brindisi e di quello del
golfo di Taranto con un estensione interna nel Metapontino. In Calabria viene distinto il litorale meridionale
ionico mentre in Sicilia il versante Sud-Occ. è di nuovo distinto dal resto dell'isola; in Sardegna la costa Sud,
la zona di Orosei e il golfo di Oristano. E' interessante osservare che la suddivisione dei climi in questa
mappa coincide solo in parte con la distribuzione dell'eliofania, in particolare il versante tirrenico
meridionale gode di una forte insolazione media ma in un clima medio "umido" a eccezione dell'entroterra di
Napoli e del promontorio di Palinuro dove il clima è definito "subumido". Tale combinazione suggerisce
che la radiazione solare diretta in tale regioni dovrebbe essere più attenuata rispetto a quelle di pari eliofania
ma con minore umidità media.
Infine la temperatura di una zona è legata indiscutibilmente all'insolazione tuttavia è influenzata da altri
fattori determinanti tra cui la quota e l'orografia , la circolazione delle masse d'aria al suolo e al presenza del
mare o di laghi. Tali fattori uniti al grado di copertura del cielo dominano completamente tale grandezza
durante il periodo notturno e di conseguenza la correlazione tra radiazione solare diretta e temperatura media
annuale risulta piuttosto generica; per tale motivo l'analisi delle temperature è stata tralasciata.
Rapporto
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fig. 1.10 Carta dei climi in funzione dell’umidità (Fonte: Atlante Tematico d’Italia TCI – CNR ed.1989 )
Rapporto
1.8
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Le zone con probabile massimo annuale di radiazione solare diretta.
Tenendo conto dei criteri di selezione esposti nel paragrafo 1.1
e dei dati emersi è possibile identificare
per ogni regione una o più zone (fig. 1.11) in cui è lecito aspettarsi che l'irraggiamento in genere e l'energia
da radiazione solare diretta siano massimi a causa principalmente del maggior numero di ore di cielo sereno.
-Campania.
In questa regione il versante tirrenico, esclusa la penisola sorrentina, mostra genericamente condizioni di
maggiore irraggiamento. I dati di eliofania, piovosità ed umidità portano a ritenere che la zona di Palinuro e
la piana del Volturno, da Capua alla costa, siano le zone più soleggiate della regione. Peraltro l'area di
Palinuro dovrebbe essere leggermente avvantaggiata a causa della minore latitudine. Da segnalare anche la
piana del Sele i cui parametri tuttavia risultano meno favorevoli.
-Puglia.
In Puglia
le zone di probabile maggiore insolazione evidenziate rispetto a tutti i parametri utilizzati
dovrebbero essere rispettivamente l'area centrata attorno a Porto Cesareo e quella di Taranto. Altre due
aree probabili dovrebbero essere nell'ordine il litorale a Nord di Brindisi e quelli di Margherita di Savoia
e di Manfredonia.
-Basilicata.
L' area più soleggiata della Basilicata e' il litorale del Golfo di Taranto nella zona di Lido di Metaponto.
Tuttavia i dati di eliofania portano a ritenere che anche in tale area non
si raggiungano i livelli di
irraggiamento paragonabili a quelli delle coste ioniche delle altre regioni confinanti.
-Calabria.
Le varie osservazioni mostrano che le aree di maggior insolazione si trovano rispettivamente sulla ristretta
fascia della costa meridionale tra Reggio Calabria e Capo Spartivento seguita, anche a causa della
maggiore latitudine, dal promontorio di Tropea con le due aree pianeggianti del litorale di S.Eufemia e la
piana di Gioia Tauro e dal promontorio di Punta Stilo. Altre due aree della costa ionica che si distinguono
sono quella della piana di Sibari e della foce del fiume Neto a Nord di Crotone i cui parametri favorevoli
risultano essere la bassa umidità e scarsa precipitazione.
Rapporto
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-Sicilia.
E' la regione con la massima insolazione media e quella per cui il confronto dei dati è risultato meno incerto.
Tutti i parametri concordano per una maggiore insolazione della costa Sud-Occidentale da Capo Passero a
Trapani e oltre, all'interno della quale tuttavia non è agevole discriminare alcuna area. L'unica variante è
costituita dalle precipitazioni che presentano un minimo ad Agrigento, Gela e Capo Passero. Nel resto
dell'isola l'unica eccezione osservabile è la Piana di Catania che presenta oltre agli altri dati favorevoli
anche un valore minimo di piovosità.
-Sardegna
I dati e le varie mappe evidenziano piuttosto costantemente la costa Sud da Capo Teulada a Villasimius
compresa una vasta area dell'entroterra di Cagliari. I dati di eliofania e piovosità portano a ritenere che
anche la regione a nord di Alghero, il litorale del golfo di Oristano e il litorale di Orosei siano tra le più
soleggiate dell'isola.
Rapporto
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fig. 1.11 Le zone con probabile massimo annuale di radiazione solare diretta.
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Rapporto
1.9
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La ventosità.
La ventosità di un sito può rappresentare un fattore limitante per gli impianti solari termodinamici che sono
in genere costituiti da una grande area di terreno in cui sono installati collettori di grande superficie, da 50 a
500 m², a seconda delle diverse tecnologie. La spinta esercitata dal vento può ridurre la precisione di
puntamento dei collettori e ridurre quindi l'efficienza di produzione dell'energia. Nel caso in cui la velocità
del vento superi un fissato valore limite sono in genere previsti provvedimenti di salvaguardia degli impianti
e di sicurezza del personale che si traducono comunque nell'arresto della produzione.
E’ interessante conoscere i principali parametri che descrivono il comportamento del vento nei siti di
interesse. Tenuto conto delle caratteristiche delle tecnologie attuali del solare termodinamico si può
osservare che [1.9]:
- le piane del Volturno e del Sele, il litorale tra Manfredonia e Margherita di S., S.Eufemia e Gioia Tauro e la
Piana di Catania sono le zone meno ventose tra quelle valutate e non dovrebbero comportare limitazioni di
impiego del solare termodinamico
- la zona di Taranto, di Porto Cesareo, la foce del Neto, Gela ed Alghero sono zone ventose in cui gli
impianti potrebbero subire poche ore di arresto all'anno a causa della sola azione del vento; anche le zone di
Agrigento e del Metapontino e la piana di Sibari per le quali non sono disponibili dati sintetici dovrebbero
rientrare in questa casistica
- le zone di Brindisi, di Trapani e di Cagliari sono invece le zone più ventose e presentano valori massimi
notevoli. In queste zone lo studio dell'azione del vento dovrà essere approfondita durante eventuali studi di
fattibilità. A questo proposito è importante ricordare che in generale i parametri del vento dipendono
fortemente dall'orografia e dalla caratteristiche intrinseche del territorio (pianura, valle, costa, ecc.) e
valutazioni corrette devono includere adeguate indagini puntuali.
La distribuzione ineguale durante l'anno della radiazione solare rende interessante anche lo studio della
distribuzione annuale della ventosità la cui azione è sfavorevole alla produzione specie durante l'estate.
L'analisi dei dati di vento delle varie località durante l'estate (dati non mostrati) rivela un'attenuazione
generalizzata della ventosità rispetto a quella media annuale.
Rapporto
1.10
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Identificazione dei siti idonei.
L'adozione dei criteri enunciati nel paragrafo 1.1
ha condotto alla selezione di alcune aree dell'Italia
Meridionale e Insulare che sembrano più favorite in termini di energia da radiazione solare diretta (e di
conseguenza anche di energia da radiazione globale). Le considerazioni di carattere generale svolte nei
paragrafi precedenti sono richiamate brevemente di seguito:
- non esiste al momento in Italia una rete di acquisizione di dati di radiazione solare diretta
- l’unico possibile confronto tra diverse località può essere effettuato basandosi sui dati meteorologici che
sono correlati al dato mancante di radiazione solare diretta
- i diversi parametri meteorologici sono correlati alla radiazione solare diretta in vario grado e l’analisi dei
dati statistici ha permesso di individuare le aree probabilmente più soleggiate
- le regioni del Sud Italia e delle Isole sono dominate da un clima di tipo mediterraneo a cui compete un
livello di insolazione inferiore a quello desertico
- il clima svolge, in Italia, un ruolo preponderante rispetto a latitudine e altitudine nello stabilire il numero di
ore annuo di cielo sereno
- in genere le zone che mostrano i migliori dati di soleggiamento si trovano nelle zone costiere sia della
penisola che delle isole maggiori
- la distribuzione della radiazione solare diretta durante l'anno e' fortemente disuniforme ed e' concentrata nel
periodo estivo
- la ventosità può risultare un elemento limitante solo per alcuni siti soprattutto durante l'inverno
L’analisi sopra esposta ha permesso di selezionare le aree con migliore insolazione nel Sud Italia. Alcune fra
queste, per morfologia del territorio, e per accessibilità e disponibilità di infrastrutture potrebbero in linea di
principio ospitare in futuro impianti solari termodinamici.
Secondo questo ultimo criterio i siti più idonei all'installazione degli strumenti per la misura della radiazione
diretta e delle altre grandezze meteorologiche correlate diventano:
-in Sicilia: la piana di Gela, le zone di Mazara del Vallo, Marsala, Vittoria e la piana di Catania e la
zona pianeggiante di Trapani Birgi
- in Sardegna la piana del Campidano (Ca) e qualche area pianeggiante della costa Sud, in seconda
approssimazione la piana di Arborea e l'entroterra di Alghero
- in Calabria: la piana di Gioia Tauro e la piana di S.Eufemia; in seconda approssimazione la foce del
fiume Neto e la piana di Sibari
- in Puglia: la zona di Sud-Est di Taranto, seguita dalla costa di Brindisi e dalla zona di Porto Cesareo;
in seconda approssimazione la zona costiera compresa tra Manfredonia e Margherita di Savoia
Rapporto
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- in Basilicata: il litorale del Metapontino
- in Campania : la piana del Volturno seguita dalla piana del Sele
A fronte della selezione sopra esposta e tenuto conto delle disponibilità della strumentazione e di altri fattori
di logistica veniva deciso di installare 5 stazioni automatiche di acquisizione di radiazione solare diretta e
degli altri parametri correlati nei dintorni delle città di Gela, Catania, Mazara del Vallo, Taranto e Cagliari.
Per una migliore comparabilità si decideva di scegliere il sito esatto nell’entroterra a pochi chilometri dal
mare, dove verosimilmente l’irraggiamento è massimo.
Il programma di installazione delle stazioni automatiche procedeva quindi in due fasi: la prima relativa alle
centraline di Gela e Catania, e la seconda relativa a quelle di Mazara, Taranto e Cagliari. Nei capitoli
seguenti sono descritte le fasi di tali installazioni e i risultati delle analisi sul primo anno di dati delle stazioni
di Gela e Catania.
Rapporto
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1.11
Bibliografia del 1° capitolo.
[1.1]
Dati climatici per la progettazione edile ed impiantistica (statistiche sul periodo 1951-1973).
CNR Progetto finalizzato energetica, Sottoprogetto RERE Appendice 1 alla Guida al
controllo energetico della progettazione; CNR Roma feb.1982
[1.2]
Ricerca sul clima. Ricerca sulla situazione termica degli edifici.... CNR Progetto Finalizzato
Energetica; Siteco Torino 1977
[1.3]
L'insolazione sull'Italia. Raccolta dei dati registrati da servizi nazionali ed enti vari (dal 1913 al
1972), A.Guerrini, A.Lavagnini, F.Vivona; CNR & Istituto di Fisica dell'Atmosfera Roma 1979
Ristampa
[1.4]
Sommario di statistiche storiche 1926-1985. ISTAT Roma 1986
[1.5]
Statistiche ambientali. ISTAT Roma ed. 1991
[1.6]
La radiazione solare globale al suolo in Italia negli anni 1996-1997. Petrarca, Spinelli,
Cogliani, Mancini, ENEA – Dipartimento Energia – Roma aprile 1999
[1.7]
Atlante Europeo della radiazione solare. Volume I: superfici orizzontali. W. Palz,
Commissione delle Comunità Europee; Verlag Tuv Rheinland, RFD 1985
[1.8]
Atlante fisico economico d'Italia. Touring Club Italiano; ed. 1939
[1.9]
Atlante tematico d'Italia. Touring Club Italiano & CNR ; ed. 1989
Rapporto
2.0
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IL MONITORAGGIO DELLA RADIAZIONE DIRETTA AL SUOLO.
Per caratterizzare in termini di radiazione solare utile alla produzione di calore ad alte temperature per le
regioni dell'Italia Insulare e Meridionale si è ritenuto opportuno individuare un numero di siti rappresentativi
del migliore grado di soleggiamento diretto in tali regioni. I siti sono stati individuati sulla base dei dati
meteorologici esistenti in letteratura partendo dall'ipotesi che la quantità e qualità di radiazione solare diretta
sia correlata alle altre grandezze meteorologiche, in particolare al grado di nuvolosità e alla radiazione solare
globale .
Tra i siti individuati ne sono stati selezionati alcuni sulla base della loro utilizzabilità per ipotetici impianti a
energia solare. In questo senso il territorio pianeggiante è stato considerato vincolante, inoltre è stata valutata
la vicinanza a vie di comunicazione, porti, reti elettriche ed altri servizi già esistenti
Per le finalità della caratterizzazione del Sud Italia dal punto di vista della radiazione solare diretta è stato
previsto il monitoraggio e l’elaborazione degli andamenti giornalieri e stagionali delle radiazioni solari diretta
e globale per un periodo di almeno tre anni, integrati con le misure della temperatura, della umidità relativa, e
pressione dell’aria, della velocità e direzione del vento.
Per questioni di logistica si è proceduto ad installare per prime le due stazioni nei pressi di Gela e di Catania,
aree che oltre al forte soleggiamento, presentano praticamente tutte le caratteristiche richieste per
l’installazione di impianti. Entrambi i siti disponevano di strutture esistenti in grado di fornire la necessaria
assistenza alla sperimentazione. La loro distanza reciproca inoltre ha consentito un interessante confronto
sull'influenza del clima locale.
In seguito sono stati individuati altri tre siti con buona insolazione e disponibilità di infrastrutture nelle zone
di Taranto, Mazara del Vallo e Cagliari. Per poter gestire contemporaneamente diverse centraline disperse su
un’area grandissima si è ricorso al collegamento via modem con la sede di controllo presso Conphoebus
Gruppo ENEL. Ciò ha comportato la realizzazione di stazioni di acquisizione piuttosto complesse e
affidabili. Di seguito sono descritte le attività intraprese per l’installazione e la verifica del funzionamento di
tali stazioni.
Rapporto
2.1
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Attività preliminari all’installazione dei sistemi di acquisizione dati.
L’installazione dei sistemi di acquisizione dati ha comportato varie attività preparatorie [2.1]:
1)
verifica della strumentazione necessaria a svolgere le campagne di misura con particolare riguardo
all’inseguitore solare e al sistema di acquisizione controllabile da remoto
2)
trasferimento presso CONPHOEBUS Gruppo ENEL delle apparecchiature provenienti da precedenti
esperienze o preparate appositamente
3)
servizio di assistenza all’allestimento delle stazioni automatiche, test di funzionamento degli
strumenti e del collegamento remoto
2.1.1
Verifica della strumentazione disponibile.
Le grandezze essenziali per la caratterizzazione energetica sono la radiazione solare diretta e la radiazione
solare globale orizzontale misurate al suolo. Per caratterizzare meteorologicamente il sito vengono usate
anche le altre grandezze sopracitate, in quanto servono a confermare la misura della radiazione diretta ed
anche, mediante correlazioni temporali, ad integrare eventuali piccoli periodi di mancato funzionamento
dell’inseguitore solare.
Tenuto conto della priorità della misura e dell’impianto non presidiato occorreva utilizzare un inseguitore
solare che funzionasse autonomamente giorno dopo giorno, con un puntamento attivo del disco solare, in
grado di correggere automaticamente in tempi brevi l’eventuale errore di puntamento e di rimanere
insensibile alle condizioni di cielo perturbato.
A tale scopo sono stati recuperati gli inseguitori solari progettati e sviluppati dalla Divisione Ricerca ENEL
nell’ambito del Progetto Eurelios. Tali inseguitori revisionati e testati sia nei componenti meccanici che
elettronici hanno permesso l’avvio delle misure in tempi ed investimenti ragionevoli.
Anche per l’acquisizione dei dati si è ricorso al recupero di centraline meteo utilizzate in altre esperienze, in
quanto l’esercizio continuativo per diversi anni, la conoscenza approfondita dell’hardware e la disponibilità
di sensori da collegare ha ridotto i tempi di installazione e ha consentito una notevole affidabilità del
funzionamento.
Rapporto
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Tutto il materiale disponibile è stato revisionato direttamente prima dell’installazione [2.1], mentre è stata
affidata alla ditta produttrice la taratura e certificazione degli anemometri. La revisione del software di
gestione, aggiornato secondo le specifiche correnti delle apparecchiature meteo.
Materiale reso disponibile per l’acquisizione dati
-
n 4. Solarimetri (tipo Kipp-Zonen) tarati presso CONPHOEBUS Gruppo ENEL prima dell’installazione
-
n. 4 Pireliometri (tipo NIP – Eppley); la taratura con sensore di riferimento e’ stata effettuata presso
CONPHOEBUS prima dell’installazione
-
n.4 inseguitori solari (tipo Astrosystem) con doppio collimatore (tipo Hanny) ed elettronica di governo
alimentata a 220V
-
n. 3 sensori di temperatura – umidità aria (tipo HD300Pt- Lastem) su supporto doppia schermatura senza
aspirazione
-
n.3 anemometri velocità vento (tipo C101S – Lastem)
-
n.3 anemometri direzione vento (tipo C101D – Lastem)
-
n. 3 barometri elettronici su scheda interna all’acquisitore
-
n.3 stazioni meteo (tipo Anadata Clima V7 – Lastem)
-
n.3 modem di trasmissione dati (tipo SNM 31 Digicom)
-
n.3 pali anemometrici con piedistallo (tipo ASTR3 – Lastem)
-
n.3 supporti anemometrici (tipo ASD – Lastem)
-
n.3 supporti per contenitore stazioni (tipo ASDYA052 –Lastem)
-
n.3 supporti per solarimetri (progetto interno)
-
n.2 gruppi di continuità
-
cavi e connettori necessari ai collegamenti
2.1.2
Configurazione delle stazioni di acquisizione dati.
La configurazione finale delle stazioni consta di una centralina Lastem completa dei sensori previsti e di
modem, di inseguitore Astrosystem, di gruppo di continuità per la protezione da disturbi di rete e da black
out, accessori per l’installazione quali palo meteo, cavi, etc.
Di seguito le attrezzature sono descritte con maggiore dettaglio.
Centralina meteo.
La struttura della centralina permette l’acquisizione e la preelaborazione automatica dei dati meteorologici. I
dati vengono memorizzati localmente su memoria EEPROM circolare, con possibilità di lettura istantanea
tramite un piccolo visore, e successivamente o immediatamente scaricati tramite porta seriale (modem
telefonico, radio ) su un qualsiasi calcolatore.
Rapporto
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La memoria EEPROM può essere estratta facilmente ed essere successivamente scaricata tramite apposito
lettore.
Le principali caratteristiche sono:
- il bassissimo consumo, consentendo anche un funzionamento a pannelli solari;
- l’acquisizione differenziata delle grandezze meteo, per garantire il migliore algoritmo di media;
la memorizzazione su più fasi temporali, fino a 3;
- il collegamento dei sensori tramite connettori standard esterni;
- la possibilità di installazione campale (IP65) con batteria tampone;
la configurazione approntata per l’acquisizione in oggetto prevedeva:
-7 canali di ingresso (6 analogici + 1 impulsivo)
-128 kbyte di memoria (da espandere a 256 kbyte)
- media dei dati su 10 e 60 min. (esigenze di compatibilità)
- uscita seriale RS232 collegata ad un modem telefonico
- visore LCD a 32 caratteri con tastierino 16 tasti
- alimentazione 220 Vac con batteria 6 Amp/h
I sensori collegati erano:
- Tacoanemometro a coppe C101S
- Gonioanemometro a banderuola C101D
- TermoIgrometro capacitivo HD 300 Pt
- Radiometro Globale KZ
- Pireliometro NIP
- Barometro elettronico
I sensori vengono installati su un palo di supporto come in fig. 2.1. Il loro collegamento con la centralina e’
assicurato tramite connettori Amphenol C16-1.
Sensore di velocità del vento.
Il sensore è costituito da un corpo in lega leggera protetto con vernice poliuretanica, entro cui sono montati il
riscaldamento elettrico comandato da termostato interno e il sistema tachimetrico; quest’ultimo e’ costituito
da un disco rotante a tacche con lettura opto-elettronica. Pertanto il segnale elettrico è costituito da una serie
di impulsi con frequenza proporzionale alla velocità.
Rapporto
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Caratteristiche tecniche del Tacoanemometro LASTEM C101S
Campo di misura: 0-50 m/s
Soglia: 0.25 m/s
Percorso di ritardo: 4.5 m
Tolleranza: 1%
Linearità: 0.5%
Temperatura ambiente: -30°C - +60°C
Uscita: impulsi TTL 0 - 480 Hz
Alimentazione: 5 Vcc
Collegamento: connettore stagno
Riscaldamento: 24 Vca 25 W
Peso: 2 kg
Sensore di direzione del vento.
Il sensore e’ costituito da un corpo in lega leggera protetto con vernice poliuretanica, entro cui sono montati il
riscaldamento elettrico comandato da un termostato interno e il sistema goniometrico a potenziometro.
Caratteristiche tecniche del Gonioanemometro LASTEM C101D
Campo di misura: 355° Deg
Soglia: 0.3 m/s
Percorso di ritardo: 1.1 m
Tolleranza: 3%
Linearità: 0.5%
Temperatura ambiente: -30°C - +60°C
Uscita: 0-2000 ohm per conv. X100D
Collegamento: connettore stagno
Riscaldamento: 24 Vca 25 W
Peso: 2 kg
Rapporto
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Sensore di temperatura ed umidità
Il sensore è a ventilazione naturale con schermo antiradiante autocostruito, consentendo misure poco
influenzate dalla radiazione solare diretta. Le sonde termometrica e igrometrica sono alloggiate in un
involucro d’acciaio schermato con anelli in plastica per consentire una ventilazione naturale. L’elemento
termosensibile è del tipo a termoresistenza Pt 100, quello igrosensibile è del tipo capacimetrico.
Caratteristiche tecniche del Termoigrometro LASTEM HD300Pt
Campo di misura temp.: -30°C - +60°C
Campo di misura umid.: 5% - 98%
Tolleranza temp. : 0.25 °C
Tolleranza umid. : 3%
Tempo di risposta: 1 sec per 63%
Uscita: 4 – 20 mA
Collegamento: connettore stagno
Peso: 1.3 kg
Sensore di radiazione globale
Il sensore utilizza come elemento sensibile una termopila di Moll annerita e disposta su un piano orizzontale,
coperta da una cupola di vetro. Per una migliore stabilità in temperatura è stata interposta una seconda cupola
di vetro. Uno schermo bianco attenua l’errore dovuto alle radiazioni riflesse. Una cartuccia rimovibile è
incorporata nel cilindro di sostegno per mantenere l’aria interna a bassa umidità. La base dello strumento è
provvista di una livella ed è ancorata al palo tramite un braccetto in acciaio inox autocostruito che consente
anche la regolazione del piano orizzontale
Rapporto
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.
fig. 2.1 Palo della strumentazione con inseguitore solare in primo piano
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Rapporto
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Sensore di pressione atmosferica.
Il sensore e’ costituito da un contenitore plastico installato nella scheda analogica della centralina entro cui è
alloggiato il barometro di tipo elettronico con compensazione in temperatura.
Caratteristiche tecniche Barometro LASTEM:
Campo di misura: 946 – 1053 mbar
Temperatura di funz. -20°C - +60°C
Uscita: in mV
Sensore di radiazione solare diretta
Il sensore (termopila) e’ montato sulla base di un tubo di ottone la cui apertura consente un angolo di vista di
5°
43’ 30. Due flange, una ad ogni estremo, forniscono un semplice sistema visivo di verifica del
puntamento.
Caratteristiche tecniche Pireliometro EPPLEY:
Sensibilità: 8µV per W/m² .
Impedenza: 200 ohm
Resistenza int. : 10 ohm
Linearità: ±0.5 % da 0 a 2880 m -2
Tempo di risposta: 1 s (1/e)
Dimensione: 11” in.
Tolleranza: ± 1%
Peso : 5 pounds
Per effettuare la misura in continua della radiazione solare diretta il sensore deve essere montato su un
inseguitore solare automatico (solar tracker).
Inseguitore solare.
E’ un’apparecchiatura che permette di mantenere un pireliometro, o un altro strumento di misura della
radiazione solare, permanentemente puntato verso il disco solare. Le funzioni svolte dell’inseguitore sono in
sintesi:
-
inseguimento automatico della posizione del sole nel corso della giornata e ritorno in posizione di
partenza per l’inizio dell’inseguimento il giorno successivo
-
aggancio automatico della posizione del sole all’alba in modo che vengano corretti eventuali errori di
puntamento e che sia orientata la guida automatica per tutta la giornata
-
inseguimento della posizione sole anche durante i periodi di cielo coperto
Rapporto
-
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installazione in esercizio senza ulteriori aggiustamenti dopo aver regolato la posizione angolare della
latitudine
-
funzionamento all’aperto, senza degrado dell’apparecchiatura nel suo comportamento dinamico,
meccanico ed estetico
-
sistemi meccanici ed elettrici concepiti in modo da assicurare lunghi periodi di esercizio senza necessita’
di manutenzioni (ingrassaggio, riprese di gioco, regolazioni)
fig. 2.2
Inseguitore solare di tipo meccanico – opto elttronico con pireliometro montato
Modem telefonico
E’ stato utilizzato il modello SNM31 DIGICOM funzionante su banda fonica in modo multistandard
sincrono e asincrono ad alta velocità, per applicazioni full-duplex o half –duplex su linea commutata o
dedicata. L’apparato è in grado di selezionare automaticamente un numero telefonico tramite pannello
frontale, richiamandolo dalla rubrica interna o tramite comandi AT. E’ inoltre in grado di adattarsi
automaticamente al modem remoto.
Il pannello di cui e’ dotato è in grado di fornire indicazioni di stato tramite un menu’ a struttura guidata,
consentendo la programmazione delle funzioni più importanti. La configurazione può essere effettuata anche
da terminale remoto (teleprogrammazione) e successivamente salvata in una memoria non volatile del
modem.
Rapporto
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Gruppo di continuità e inverter
L’utilizzo dell’inverter è consigliato dall’esperienza per evitare disturbi alle apparecchiature elettroniche
provenienti dalla rete elettrica e per garantire un’autonomia all’inseguitore solare che non è tamponato dalla
batteria della centralina.
Software di comunicazione.
Prima dell’installazione nei rispettivi siti sono state effettuate prove di trasmissione dati. Le prove hanno
permesso di verificare l’intera catena di trasmissione e di settare i modem nel modo più appropriato.
E’ stato sviluppato internamente un programma di linguaggio BASIC (SINCRO) in grado di gestire
automaticamente (con intervalli di tempo prefissati e per più centraline) il programma ONECLQB fornendo
inoltre un file contenente gli errori occorsi durante il collegamento.
In particolare e’ stato verificato il funzionamento dei seguenti programmi di comunicazione:
SINCRO
ONECLQB
Programma principale per la gestione di più centraline
Input
stringa con tempo e matricola centralina
Output
MATnmat.LOG contenente informazioni di funzionamento del programma
Programma di colloquio con la singola centralina di proprietà Lastem
Input
MATnmat.CNF contenente la configurazione di richiesta informazioni
MATnmat.DSC file di configurazione Lastem
MATnmat.CLQ file di configurazione Lastem
output
MATnmat.DAT contenente gli elaborati della centralina
MATnmat.SYS contenente le informazioni sul funzionamento della centralina
MATnmat.IST contenente i dati istantanei
ONECLQB.DOC
contenente la documentazione in Word
SEQTODBS
programma di trasferimento elaborati da formato Lastem a formato DBIII
Input
stringa con nmat
Output MATnmat.DAT elaborati da convertire
SETPRGB
Programma di configurazione Lastem
Rapporto
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Archivio dati.
Lo scarico dei dati meteo avviene tramite un programma Lastem (ONECLBQ) residente su PC che si prende
carico di configurare il modem esterno, comporre il numero di telefono della centralina remota e di avviare il
colloquio.
Il programma prevede diversi tipi di interrogazione:
A – trasferimento di tutta la memoria dinamica
B – trasferimento memoria dinamica non trasmessa in precedenza
C – trasferimento valori istantanei
D – trasferimento informazioni stato del sistema
E – trasferimento di tutta la memoria statica
F – cancellazione della memoria statica
G – trasferimento memoria statica non trasmessa
H – trasferimento memoria statica da una data ora
Il protocollo di trasmissione consente lo scarico dei dati dalla centralina al PC tramite pacchetti controllati,
solo su conferma di ricezione esatta da parte del PC ad ogni pacchetto.
Rapporto
2.1.3
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Evoluzione della strumentazione.
Considerazioni generali.
L’allestimento delle stazioni sperimentali di Mazara, Taranto, e Cagliari ha vincolato la scelta dei siti a
causa della necessità della alimentazione elettrica a 220V e di connessione alla rete telefonica fissa.
Il componenti disponibili hanno permesso di assemblare centraline in tempi brevi , ma in grado di
funzionare solo con alimentazione da rete. Inoltre è risultato conveniente il collegamento in tempo reale via
telefono in modo da ridurre i costi delle trasferte per lo scarico dei dati e di migliorare la qualità dell’archivio
attraverso il controllo continuo da remoto.
Tuttavia per il futuro, qualora si rendesse necessario estendere a nuovi siti la campagna di acquisizione
sarebbe auspicabile utilizzare sistemi completi ed autosufficienti per l’alimentazione e svincolati in loco
dalla presenza della rete telefonica fissa.
Di seguito si ricordano i principali vantaggi dell’acquisizione svincolata da reti:
L’indipendenza dalla alimentazione di rete e dalla linea telefonica amplia notevolmente la disponibilità di
siti adatti.
•
L’utilizzo di pannelli solari e di trasmissione dei dati tramite radiomobile riduce i costi ed i tempi di
allestimento che, per stazioni fisse e di breve periodo di utilizzo (2 – 3 anni), potrebbero incidere oltre
misura.
•
Lo svincolo dalla linea telefonica fissa, in particolare se indirizzato verso la rete telefonica aziendale,
consentirebbe la sinergia con altri strutture Enel e di ridurre i costi di collegamento e trasmissione dati, di
gestione della rete, oltre che di migliorare la qualità del lavoro, delle informazioni, dei risultati ottenibili.
Per realizzare l’autonomia delle stazioni meteo solari sono necessarie piccole modifiche aggiuntive alle
centraline di acquisizione utilizzate per questa attività, in quanto esse sono già state progettate per consumi
ridotti; i componenti sono già in tecnologia C-MOS, il supporto per le misure di temperatura e di umidità è
stato realizzato a doppio schermo per evitare l’aspirazione forzata dell’aria.
A questo allestimento basta aggiungere i regolatori di carico, le batterie tampone ed i pannelli solari per
ottenere lo svincolo completo dall’alimentazione tradizionale a 220V.
Rapporto
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Miglioramenti dell’inseguitore solare.
Negli inseguitori più vecchi l’equipaggio mobile viene assistito da una elettronica di governo progettata
negli anni ottanta, alimentata a 220V e con componenti ad alto consumo energetico, e abbastanza obsoleti da
rendere difficile la sostituzione in caso di guasto.
In questi inseguitori in caso di assenza di sole, l’equipaggio si muove alla velocità angolare di rotazione della
Terra, tuttavia per poter effettuare con sicurezza la collimazione è necessaria la presenza di radiazione solare
diretta. Questo fatto, in presenza di un lungo periodo di copertura uniforme del cielo, può causare un
disassamento oltre l’angolo di vista del primo collimatore e comportare
la necessità di intervenire
manualmente per ripristinare l’esatta posizione; i segnali di posizione angolare del puntatore non sono
utilizzabili per correggere automaticamente l’eventuale errore.
Il salto di qualità nella affidabilità del sistema è stata ottenuta con la realizzazione di un sistema misto che da
priorità ad una prima collimazione ricavabile mediante calcolo della posizione del sole in funzione del
tempo, seguita, in un piccolo intervallo vicino alla posizione calcolata, da una collimazione fine mediante
componenti attivi inseriti in un cannocchiale montato parallelamente al pireliometro.
Nel corso della campagna di acquisizione si e’ reso necessario sostituire due degli inseguitori solari più
vecchi con due apparecchi di nuova generazione (fig. 2.3) [2.3]. In questi sistemi il funzionamento è basato
sul calcolo della posizione e sul puntamento fine mediante mirino. Gli strumenti, realizzati da un laboratorio
artigianale su specifica ENEL Conphoebus, hanno permesso di migliorare notevolmente l’affidabilità delle
acquisizione di radiazione diretta.
Di seguito e’ riportato l’elenco delle caratteristiche dell’inseguitore solare Sunflower:
• gestione dell'inseguitore mediante software su pc
• precisione di inseguimento mediante calcolo ±1°
• precisione del puntamento fine 0.1°
• installazione ed avvio basati su coordinate geografiche e ora standard
• funzionamento 24 su 24 per tempo indefinito
• dispositivo di sicurezza antiavvolgimento dei cavi
• ritorno automatico in posizione di alba dopo il tramonto
• capacità di ripristino automatico del puntamento dopo fuori tensione
• facile accesso alla componentistica
Rapporto
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fig. 2.3 Prototipo dell’inseguitore a calcolo Sunflower con il pireliometro montato
2.2
1.1
Attività di installazione e gestione dei sistemi di acquisizione dati .
2.2.1
L’ installazione del sistema di acquisizione di Gela
Il sistema di acquisizione è stato installato presso la sede dell’ufficio della Zona ENEL di Gela situata
all'ingresso del centro abitato lungo la strada statale 117bis per Caltagirone ad una distanza dal mare di circa
3 km in una area pianeggiante (fig.2.4). Il sistema di acquisizione è stato installato nel locale archivio (fig.
2.5), mentre i sensori venivano sistemati sulle terrazze [2.4].
Nel caso di Gela il sistema di acquisizione dati differiva da quello delle stazioni di Taranto, Cagliari e
Mazara. Esso era costituito da un acquisitore ACROSYSTEM 400 a cui erano collegati i seguenti strumenti:
-sonda di temperatura dell'aria
-sonda dell'umidità dell'aria
-solarimetro per la misura della radiazione solare globale orizzontale
-pireliometro per la misura della radiazione solare diretta
-tacoanemometro per la misura della velocità e direzione del vento
Rapporto
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Un programma di acquisizione dati residente su un PC collegato all'acquisitore gestiva l'acquisizione e la
memorizzazione su hard disk dei dati.
L'acquisizione era organizzata in modo da conservare i dati istantanei di radiazione solare globale e diretta
ogni 5 minuti e i dati medi orari di tutte grandezze acquisite (eccetto la direzione del vento). I dati medi orari
venivano calcolati sulla base di 360 osservazioni per ora. I dati istantanei a 5 min. e medi orari erano trascritti
su hard disk e organizzati in file giornalieri. Accorgimenti diversi sono stati adottati in modo da rendere
minima la perdita di dati in caso di guasti hardware. Un gruppo di continuità minimizzava il rischio di
interruzioni di alimentazione al sistema.
fig. 2.4 Gela – sito di installazione del sistema di acquisizione
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fig.2.5
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Il sistema di acquisizione dati di Gela installato nel locale archivio
La gestione del sistema di Gela in sito veniva effettuata da CONPHOEBUS Gruppo ENEL [2.4]e
prevedeva inizialmente sopralluoghi settimanali per lo scarico dei dati, il controllo e la manutenzione degli
strumenti. Un'ulteriore controllo visivo di funzionamento veniva svolta a giorni alterni dal personale ENEL
dell’ufficio di Zona di Gela. Anche per tutti gli altri sistemi installati veniva prevista una gestione analoga.
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2.2.2. L’installazione del sistema di acquisizione dati di Catania.
La raccolta dati nel sito di
Catania veniva effettuata mediante la strumentazione di una stazione
meteorologica sita nella sede di CONPHOEBUS Gruppo ENEL . L'acquisizione della radiazione solare
diretta in questo sito ha richiesto l’installazione aggiuntiva dell’inseguitore solare e del pireliometro (fig.
2.7). Il sito di installazione è posto nella piana di Catania in prossimità del fiume Simeto a 5 km circa dal
mare (fig.2.6).
I dati acquisiti con la strumentazione aggiuntiva venivano trattati all’interno dell’architettura preesistente da
CONPHOEBUS Gruppo ENEL e quindi separati per il reporting dedicato.
fig. 2.6
Catania - sito di installazione del sistema di acquisizione
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fig. 2.7 Inseguitore solare montato su supporto installato presso la sede di CONPHOEBUS
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2.2.3 L’installazione del sistema di acquisizione dati di Mazara.
A Mazara del Vallo il sistema di acquisizione dati è stato installato presso l’Istituto Tecnico Industriale
Statale Altavilla in località Mazara 2. (fig. 2.8)
fig. 2.8
Mazara del Vallo - sito di installazione del sistema di acquisizione
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2.2.4 L’installazione del sistema di acquisizione dati di Taranto
A Taranto il sistema di acquisizione e’ stato installato presso la struttura della “Cittadella della Carità” presso
la
località
Torre Bianca. (fig.2.9). L’installazione è stata realizzata nell’ambito della
preesistente
collaborazione tra ENEL RICERCA e l’Ente Morale “Cittadella”. In tale complesso sorge anche un impianto
fotovoltaico da 30 kWp realizzato da ENEL RICERCA.
fig. 2.9
Taranto - sito di installazione del sistema di acquisizione
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2.2.5 L’installazione del sistema di acquisizione dati di Cagliari.
A Cagliari il sistema di acquisizione dati è stato installato presso la sede del Centro Ripartitore del Carico del
Compartimento ENEL di Cagliari in località Quartuccio. (fig.2.10). In questo caso, a differenza delle altre
installazioni, è stato evitato l’impiego di un soccorritore di rete in quanto tutta la strumentazione è stata
collegata alle linee privilegiate interne del Centro che per ragioni di servizio sono garantite da un gruppo di
continuità ad altissima affidabilità.
1.2
fig. 2.10 Cagliari - sito di installazione del sistema di acquisizione
Rapporto
2.2.6
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La gestione dei sistemi di acquisizione dati.
La gestione dei sistemi di acquisizione dati è stata svolta da CONPHOEBUS Gruppo ENEL. La gestione
comprendeva un’attività di manutenzione ordinaria della strumentazione, una di verifica periodica della
taratura dei singoli sensori, il trasferimento periodico dei dati, al loro verifica e pulizia e l’ordinamento in
file.
Eccetto che per il sistema di Catania, per la sorveglianza della strumentazione il loco venivano stipulati
accordi con un tecnico locale di fiducia in grado di fornire la manutenzione ordinaria, la segnalazione di
anomalie ed il supporto necessario in caso di verifiche a distanza della funzionalità dei sistemi.
Tutta la strumentazione veniva ricalibrata annualmente direttamente in sito mediante confronto con sensori
campione riservando particolare cura alla verifica dei pireliometri secondo lo standard ASTM E824 – 81
[2.4]. Il test in luogo permetteva di verificare anche la restituzione del dato fornito dalle centraline
ANADATA o dall’acquisitore ACRO nel caso di Gela.
Presso CONPHOEBUS Gruppo ENEL veniva quindi predisposta una postazione per la connessione con i
modem dei sistemi di acquisizione. La trasmissione dei dati veniva operata manualmente con cadenza
bisettimanale.
I dati opportunamente trattati erano riorganizzati in file, elaborati e trasmessi con cadenza bimestrale a
ENEL RICERCA per ulteriori elaborazioni e confronti. Tali dati sono stati raccolti in un archivio storico, che
attualmente risiede presso CESI.
Rapporto
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2.3
Bibliografia del 2° capitolo.
[2.1]
Allestimento stazioni meteo solari per la caratterizzazione di siti per impianti solari Brignoli, Colombo, Quinteri, Rocchetti Rapporto interno ENEL RICERCA - Milano - agosto
1993
[2.2]
Catalogo strumentazione Lastem Premenugo di Settala (MI) ed.1992
[2.3.]
Manuale Inseguitore “Sunflower” ADT Lentini (SR) 1994
[2.4.]
Misure di radiazione solare diretta e altri dati correlati- Rapporti CONPHOEBUS Gruppo
ENEL Andolina, Bonomo, Pulvirenti, Scarpa, Virgili , Catania 1992 -1999
Rapporto
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3.0 CRITERI DI ANALISI DEI DATI DI RADIAZIONE E SINTESI DI UN ANNO DI
DATI
Nel luglio 1993 si concludeva il primo anno solare utile delle campagna di misura della radiazione
solare diretta ed altri dati meteorologici condotte nei siti di Gela e Catania .
Di seguito sono riassunti i risultati di rilievo dell'analisi eseguita sui dati di radiazione provenienti
dalle due stazioni.
3.0.1 La disponibilità di dati
La disponibilità finale dei dati acquisiti nel periodo agosto 92 – luglio 93 di riferimento per questo studio è
risultata molto alta per entrambi i siti [3.1].
A Gela è risultata del 93.75% del totale annuale teorico per la radiazione solare diretta e superiore per gli
altri dati nonostante alcuni inconvenienti dovuti essenzialmente a guasti delle apparecchiature non nuove e a
interruzioni dell'energia elettrica.
A Catania la disponibilità dei dati di radiazione è risultata ancora maggiore grazie al funzionamento
pressoché ininterrotto di questa stazione sorvegliata quotidianamente.
I dati di radiazione solare diretta di Gela mancanti sono stati ricostruiti utilizzando i dati acquisiti presso la
sede CONPHOEBUS. La vicinanza
dei due siti (80 km ca.) comporta spesso condizioni meteorologiche
simili. Le differenze relative tra i valori di radiazione sono in generale molto contenuti, ciò ha reso la
ricostruzione dei dati mancanti immediata e significativa.
3.0.2
Criteri di analisi dei dati
Viste le finalità ultime dell'attività di monitoraggio i dati sono stati analizzati secondo il criterio di
sfruttabilità della radiazione solare diretta con riferimento anche ai limiti delle tecnologie attuali del solare
termodinamico. Lo studio è stato finalizzato ad evidenziare la quantità, la qualità e la distribuzione
temporale dell'energia in entrambi i siti. La contemporaneità delle acquisizioni rende possibile un confronto
continuo tra i due siti e quasi tutti i grafici riportano i dati delle due stazioni contemporaneamente.
Non mancano le valutazioni di carattere meteorologico, rivolte ad individuare le caratteristiche del clima,
utili nel confronto tra siti diversi.
Rapporto
3.1
SFR – A0 / 021651
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Aspetti meteorologici.
3.1.1 La distribuzione annuale di radiazione solare globale orizzontale.
Una prima valutazione generale consiste nello stabilire se, in termini di soleggiamento, l'anno sperimentale è
da considerarsi medio o eccezionale dal punto di vista meteorologico.
Nel grafico seguente (fig.3.1) sono tracciati gli andamenti medio, minimo e massimo dell'energia giornaliera
media mensile da radiazione globale orizzontale per Gela per il decennio 1966/1975 [ 3.2]; a questi sono
sovrapposti gli andamenti della stessa grandezza per Gela e Catania nel periodo 1992/93.
Risulta evidente che a Gela nel periodo di monitoraggio 1992/93 si sono avute condizioni di soleggiamento
globale vicine al soleggiamento globale medio. Le differenze massime, dell'ordine del 10% circa rispetto alla
media, si osservano nei mesi di aprile 93 e ottobre 92 (tab.3A col.4). Oscillazioni di queste entità sui valori
medi mensili sono da ritenersi nella norma. Complessivamente lo scarto tra valore medio annuale 66/75 e
dato annuale sperimentale 92/93 è dell'ordine del 2% a favore di quest'ultimo . Tenuto conto delle
oscillazioni che si sono osservate nel decennio tra massimi e minimi. si può affermare che per Gela l'anno
sperimentale 92/93 sia rappresentativo della disponibilità media di radiazione solare globale.
La mancanza di serie storiche di dati di radiazione solare diretta non consente di effettuare valutazioni
analoghe per questa grandezza. Il confronto tra i dati di giu-lug 92 e i dati di giu-lug93 di Gela (dati non
mostrati) indica che piccole variazioni dei valori medi mensili della radiazione globale possono implicare
variazioni significative dei valori di radiazione diretta. In effetti la distribuzione annuale di radiazione solare
diretta di Gela presenta un evidente anomalia nel mese di ottobre 92 dove lo scarto tra 1992/93 e anno
medio sono più evidenti.
Per quanto riguarda il confronto Gela - Catania si osserva che su base annua la differenza di radiazione solare
globale orizzontale è risultata di circa 5% a favore di Gela (tab 3A. col. 5).
Rapporto
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RADIAZIONE SOLARE GLOBALE ORIZZONTALE
Gela
mesi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
giorno
medio
annuo
Catania
differenza
differenza
ago92/lug93
giorno
medio
Atlante
Solare
Europeo
giorno
medio
ago92/lug93
giorno
medio
Gela
Atlante
Solare
Europeo
Gela
Catania
mensile
kWh/m².d
(1)
2,603
3,242
4,740
6,374
6,951
7,597
7,275
6,698
5,586
3,575
2,885
1,978
mensile
kWh/m².d
(2)
2,439
3,206
4,503
5,741
6,860
7,095
7,334
6,854
5,477
3,999
2,905
2,109
mensile
kWh/m².d
(3)
2,491
3,049
4,730
6,130
6,448
7,616
7,548
6,205
5,105
3,249
2,545
1,569
(4)
6,30%
1,11%
5,00%
9,93%
1,31%
6,61%
-0,81%
-2,33%
1,96%
-11,86%
-0,69%
-6,62%
(5)
4,30%
5,95%
0,21%
3,83%
7,24%
-0,25%
-3,75%
7,36%
8,61%
9,13%
11,79%
20,68%
4,986
4,886
4,731
2,01%
5,12%
tab. 3A
Rapporto
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energia media giornaliera (kWh/m².d)
grafico spegela.wk3 – annuale08
Radiazione solare globale orizzontale
GELA - confronto dati fonti diverse
10,000
9,000
8,000
7,000
6,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
1/93
2/93
3/93
4/93
5/93
6/93
7/93
8/92
9/92
10/92 11/92
12/92
tempo (mesi)
Gela 1992/93
Catania 1992/93
Gela 1966/75 max ASE
Gela 1966/75 min ASE
Gela 1966/75 Atlante
fig. 3.1 Confronto tra gli andamenti medio, minimo e massimo dell'energia giornaliera media mensile da
radiazione globale orizzontale per Gela per il decennio 1966/1975 e gli andamenti della stessa grandezza
per Gela e Catania nel periodo 1992/93.
Rapporto
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3.1.2 La distribuzione annuale di radiazione solare diretta.
Nel grafico che segue(fig.3.2) è mostrato l'andamento dell'energia da radiazione diretta giornaliera media
mensile nel corso dell'anno. L'andamento è meno regolare della curva della radiazione globale orizzontale. In
particolare si osservano alcune anomalie ad esempio nei mesi di febbraio 93 e ottobre 92 che sembrano
particolarmente poco soleggiati. Da notare che a tali anomalie dell'irraggiamento diretto corrispondono
effetti molto limitati nella distribuzione dell'energia da radiazione globale orizzontale (grafico precedente).
La mancanza di correlazioni affidabili tra radiazione globale orizzontale e diretta e le loro reciproche
variazioni è all'origine delle difficoltà di una ricostruzione precisa a mezzo calcolo della radiazione solare
diretta a partire dalla radiazione solare globale.
Da questo grafico risulta evidente che la disponibilità di radiazione diretta nei due siti è estremamente simile
e ciò è dovuto al fatto che i due siti sperimentano spesso le stesse condizioni meteorologiche. Sebbene non
manchino variazioni mensili tra i due siti la media annuale è praticamente identica (tab. 3B). E' fondamentale
osservare che la radiazione diretta è distribuita in modo disuniforme durante l'anno. Mentre a luglio energia
giornaliera media è superiore a 7 kWh/m² a dicembre diviene inferiore a 2 kWh/m² con un rapporto medio di
circa 3.8. Ciò è dovuto essenzialmente a tre fenomeni: la diversa durata del giorno, la diversa altezza media
del sole sull'orizzonte ma soprattutto al diverso regime meteorologico. Nei climi desertici l'ultimo fattore è
meno determinante e il rapporto tende a diminuire ; per la località di Daggett in California ,36° lat. N, è circa
2. Anche le variazioni da un anno all'altro possono essere rilevanti almeno per quanto riguarda i valori medi
mensili: a giugno 92 l'energia giornaliera media da radiazione diretta era risultata 6.35 kWh/m².giorno contro
6.83 kWh/m².giorno del giu93 (+7.6%), a luglio 92 era risultata 6.00 kWh/m².giorno contro 7.11
kWh/m².giorno di luglio 93 (+18.5%). Queste variazioni sono dovute al differente numero di giorni nuvolosi
che si verificano per lo stesso mese da un anno all'altro.
Rapporto
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RADIAZIONE SOLARE DIRETTA
mesi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
giorno medio
annuo
Gela
giorno medio
mensile
kWh/m².d
(1)
3.265
2.777
4.111
5.656
5.593
6.830
7.108
6.068
5.443
2.748
3.349
1.943
Catania
giorno medio
mensile
kWh/m².d
(2)
3.486
2.793
4.356
5.494
5.252
6.851
7.449
5.832
5.294
3.249
3.495
1.927
differenza
Gela - Catania
4.579
4.601
-0.48%
tab. 3B
(3)
-6.77%
-0.58%
-5.96%
2.86%
6.10%
-0.31%
-4.80%
3.89%
2.72%
-18.24%
-4.36%
0.82%
Pag.63/96
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.64/96
grafico spegela.wk3 – annuale08
energia giornaliera media mensile
(kWh/m².d)
Radiazione solare diretta
confronto GELA - CATANIA ago92/lug93
10,000
9,000
8,000
7,000
6,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
1/93
2/93
3/93
4/93
5/93
6/93
7/93
8/92
9/92
10/92 11/92 12/92
tempo (mesi)
Gela 1992/93
Catania 1992/93
fig. 3.2 Andamento dell' energia da radiazione diretta giornaliera media mensile nel corso dell'anno.
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.65/96
3.1.3 L'energia giornaliera da radiazione globale orizzontale e diretta.
Nel grafico che segue (fig. 3.3) sono messi a confronto le energie giornaliere da radiazione diretta nei due siti
e da radiazione globale orizzontale per Gela nel mese di Aprile 1993. Dalla evidente correlazione delle curve
della radiazione diretta si deduce che i due siti, per la maggior parte del mese, sperimentano condizioni
meteorologiche estremamente simili. In particolare solo i giorni 4, 7, 17, 28 e 29 si possono considerare
"differenti" tra loro. Nei mesi estivi il numero di giorni "differenti" diminuisce ulteriormente in quanto
diminuiscono i giorni "variabili" ed aumentano quelli "sereni".
Questo comporta che le differenze
energetiche complessive dei due siti sono estremamente contenute, come evidenziato nei grafici precedenti (
2.86% tab.3B, col.3).
Le differenze tra anni diversi risultano maggiori delle differenze tra i due climi: il confronto tra mesi uguali
appartenenti ad anni diversi (es. aprile 93 di Gela con aprile 94 di Catania) può risultare fuorviante. Come
già anticipato per i dati medi mensili, si osserva che a variazioni limitate dell'energia giornaliera da
radiazione globale si accompagnano, talvolta e non sempre, variazioni estreme dell'energia giornaliera da
radiazione diretta (es. giorni 2, 4, 17 presentano una radiazione globale simile ma radiazione diretta molto
diversa).
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.66/96
fig. 3.3 Confronto tra le energie giornaliere da radiazione diretta nei due siti di Gela e Catania e da
radiazione globale orizzontale per Gela nel mese di Aprile 1993.
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.67/96
3.1.4 La stima della copertura nuvolosa.
La stima della copertura nuvolosa si esprime solitamente mediante il "clearness index", rapporto tra la
radiazione globale orizzontale misurata al suolo e quella extraterrestre valutato su base oraria, giornaliera,
mensile o annuale [3.3]. Il "clearness index" tuttavia non è riferito alla radiazione diretta e fornisce quindi un
informazione approssimata su questa grandezza. Allo stesso modo
il numero di ore giornaliere di
soleggiamento o "eliofania" è riferita all'irraggiamento diretto ma non tiene conto dell'ora del giorno in cui
l'irraggiamento si verifica. Utilizzando invece come parametro l'energia giornaliera da radiazione solare
diretta è possibile effettuare una classificazione più precisa delle giornate in termini di nuvolosità. Nel
grafico seguente (fig. 3.4)sono state indicate come coperte le giornate con radiazione diretta giornaliera
inferiore al 20% dell'energia corrispondente al giorno limite del mese (inviluppo delle migliori radiazioni
medie orarie del mese), equivalente alla quasi totale nuvolosità dall'alba al tramonto, come serene quelle
giornate in cui l'energia da radiazione diretta supera lo 80% dell'energia del giorno limite e come variabili le
restanti giornate. Sono evidenti le anomalie in negativo di maggio e giugno 93 ed in positivo di novembre
92. Nonostante la suddivisione in coperto, variabile e sereno sia arbitraria e soggetta a variazioni annuali (il
giorno limite di ciascun mese può variare da un anno all'altro), questa classificazione rappresenta un esempio
di definizione del grado di copertura, utile in termini di sfruttamento dell'energia solare.
Secondo il criterio adottato durante il periodo agosto 92 - luglio 93 si sono avute a Gela 54 giornate di cielo
quasi completamente coperto, 198 giornate con cielo variabile e 113 con cielo sereno. Interessante il
confronto con le statistiche del "Mennella" [3.4] riportate per Catania per il quinquennio 1953-57 basate su
osservazioni dirette: 48 giorni sono definiti coperti, 182 variabili e 135 sereni.
Durante luglio 92 (dati non mostrati) si sono avute 2 giornate coperte e 14 serene, a luglio 93 una giornata
coperta e 16 serene, questa differenza all'apparenza contenuta ha comportato una differenza del 18% di
energia da radiazione diretta a favore di luglio93.
Il numero di giorni annuo con copertura totale e variabile possono essere considerati come indicatori del tipo
di meteorologia regionale a cui un sito è sottoposto. Nel clima mediterraneo1 del Sud Italia almeno il 50%
delle giornate presenta condizioni variabili e ciò comporta che la ricostruzione dei dati di radiazione diretta
mediante modelli risulti particolarmente difficile. Inoltre forma e orografia del territorio fanno si che il clima
mediterraneo sia limitato ai litorali delle isole e delle regioni più a Sud; la presenza di alture sia nelle isole
maggiori che in Calabria, Basilicata e Campania da luogo ad una meteorologia locale in cui i giorni variabili
e coperti sono di regola in numero maggiore rispetto alle zone costiere. Qualsiasi metodo di valutazione della
1Clima
mediterraneo: temperato - estati calde e relativamente asciutte - inverni miti e piovosi rare le nevicate. [3.5]
Regime pluviometrico mediterraneo: un solo massimo di piovosità invernale e un lungo periodo di
aridità nel semestre caldo. [3.6]
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.68/96
radiazione diretta nel Sud Italia, diverso dalla misura sperimentale, deve necessariamente comprendere, una
valutazione attenta della nuvolosità.
COPERTURA NUVOLOSA
GELA ago 92 / lug 93
giorni
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
365
mese
1/93
2/93
3/93
4/93
5/93
6/93
7/93
8/92
9/92
10/92
11/92
12/92
totale
giorni
giorni
coperti
sereni
<20% giorno >80% giorno
limite
limite
(1)
(2)
6
8
6
3
6
10
3
11
3
9
1
9
1
15
1
12
1
10
7
4
7
19
12
3
54
tab. 3D
113
giorni
variabili
(3)
17
19
15
16
19
20
15
18
19
20
4
16
198
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.69/96
grafico spegela.wk3 – sereno01
Radiazione solare diretta
GELA 1992/93 - stima del grado di copertura del cielo
40
numero di giorni per mese
35
30
25
20
"
15
10
5
0
1/93
2/93
3/93
4/93
5/93
n. di giorni coperti
6/93
7/93
mesi
n. di giorni variabi
8/92
9/92
10/92
11/92
12/92
n. di giorni sereni
fig. 3.4 Numero delle giornate coperte, variabili o serene per Gela 92/93
3.1.5 I giorni medi e i giorni limite annuali.
Il giorno medio ed il giorno limite
annuali costituiscono una comoda rappresentazione per indicare
rispettivamente l'energia media giornaliera disponibile e il limite massimo di radiazione diretta che ci si deve
aspettare per un dato sito. Il giorno limite annuale è costruito prendendo per ciascuna ora del giorno la
massima radiazione media oraria verificatasi per quell'ora in tutti i giorni dell'anno. Il giorno limite può
essere quindi considerato la migliore approssimazione al giorno di massimo irraggiamento possibile (clear
sky condition) e utilizzato come riferimento massimo nei modelli di ricostruzione della radiazione diretta
nota la radiazione globale orizzontale.
Nei grafici che seguono (fig. 3.5 e fig. 3.6.) sono confrontati i giorni medi annuali di radiazione globale
orizzontale e diretta di Gela e di Catania. E' interessante osservare che alla costruzione dell'anno limite
contribuiscono radiazioni medie orarie anche di marzo e di aprile (col.4 e 5 tab.3E e tab. 3F, ). Ciò significa
che i "veri" valori limite per quelle ore dovrebbero essere ancora superiori a quelli finora ottenuti in quanto la
massima intensità dovrebbe verificarsi, con condizioni meteorologiche favorevoli nei dintorni del solstizio
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.70/96
d'estate (20-22 giugno). Il valore medio orario di radiazione diretta massimo di Gela è risultato 894 W/m² il
18.6.93 alle 12 a Catania 918 W/m² il 17.7.93 alle ore 12..
Nel mese di giugno e negli altri mesi estivi, tuttavia, si verifica con maggior facilità un lieve aumento
pomeridiano della foschia dovuta all'evaporazione; ne consegue una contenuta diminuzione dei valori di
radiazione diretta in queste ore. Il raggiungimento dei valori massimi può verificarsi quindi in primavera o
in autunno in giornate senza foschia.
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.71/96
GIORNO MEDIO E GIORNO LIMITE ANNUALE
GELA agosto92-luglio93
giorno mese in
in cui si cui si è
è veriverificato il ficato il
massimo massim
o
(1)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
tot giorn.
(2)
7
17
15
4
15
11
11
15
16
25
13
23
23
25
12
massimo giorno mese in
di radia- in cui si cui si è
zione
è veriveriglobale ficato il ficato il
massim massim
o
o
(3)
6
6
6
6
6
6
6
6
5
5
5
5
5
6
7
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
86,0
272,0
469,0
661,0
827,0
938,0
1014,0
1022,0
955,0
887,0
712,0
520,0
301,0
115,0
10,0
0,0
0,0
0,0
0,0
(4)
(5)
17
25
25
18
18
18
18
18
19
5
21
15
13
12
12
8,789
massimo radiazione radiazione
di radiaglobale
diretta
zione
orizzontal
giorno
e giorno
medio
diretta
medio
annuale
annuale
(6)
6
6
6
6
6
6
6
6
3
5
4
4
7
7
7
(7)
(8)
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
297,0
619,0
749,0
812,0
864,0
887,0
894,0
877,0
851,0
832,0
776,0
697,0
566,0
363,0
41,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
13,3
75,9
197,0
351,8
501,6
608,4
673,5
673,4
623,5
528,0
378,2
221,7
95,3
23,5
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
25,1
123,1
255,7
386,3
469,6
510,2
528,2
519,1
492,7
460,5
375,6
254,7
138,1
40,7
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
10,125
4,965
4,00580
1812,3
1671,6
kWh/m².d
tot annuo
kWh/m².y
tab. 3E
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.72/96
GIORNO MEDIO E GIORNO LIMITE ANNUALE
CATANIA agosto92-luglio93
giorno mese in
in cui si cui si è
è veriverificato il ficato il
massimo massim
o
(1)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
tot giorn.
(2)
7
3
28
27
28
18
25
15
18
31
27
22
12
16
0
0
0
0
0
massimo giorno mese in
di radia- in cui si cui si è
zione
è veriveriglobale ficato il ficato il
massim massim
o
o
(3)
6
6
5
5
5
6
6
6
6
5
6
7
7
6
0
0
0
0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
88,0
285,0
473,0
673,0
832,0
946,0
1008,0
1016,0
967,0
881,0
653,0
472,0
266,0
97,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
(4)
(5)
14
3
3
17
17
17
17
17
15
17
22
22
22
12
8,657
massimo radiazione radiazione
di radiaglobale
diretta
zione
orizzontal
giorno
e giorno
medio
diretta
medio
annuale
annuale
(6)
6
6
6
7
7
7
7
7
4
7
7
7
7
7
(7)
(8)
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
308,0
599,0
730,0
819,0
867,0
896,0
918,0
907,0
886,0
838,0
764,0
742,0
593,0
293,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
11,5
80,0
201,3
355,2
496,3
609,9
652,5
649,8
577,0
477,4
339,0
189,6
76,6
14,3
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
31,4
129,1
275,1
414,9
494,6
541,0
540,7
537,7
489,1
438,5
352,4
224,8
108,9
23,2
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
10,160
4,730
4,601
1726,6
1679,5
kWh/m².d
tot annuo
kWh/m².y
tab. 3F
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.73/96
fig. 3.5 Confronto tra i giorni medi annuali di radiazione globale orizzontale e diretta di Gela 92/93
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.74/96
fig. 3.6 Confronto tra i giorni medi annuali di radiazione globale orizzontale e diretta di Catania 92/93
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.75/96
3.1.6 I giorni medi e i giorni limite mensili.
La variazione di soleggiamento tra estate e inverno può essere sintetizzata dal confronto tra i giorni medi e
limite dei mesi di dicembre e luglio (fig. 3.7) (solitamente i mesi di minimo e massimo irraggiamento). E'
interessante osservare che mentre per i giorni medi di dicembre e luglio esiste una evidente differenza sia di
intensità che durata dell'insolazione, i giorni limite sono simili almeno per quanto riguarda le intensità
massime.
Intensità elevate si possono avere anche durante l'inverno ma con probabilità inferiori che non in estate. Il
rapporto tra gli integrali giornalieri tra il giorno medio di luglio e quello di gennaio è circa 3.7, lo stesso
rapporto calcolato sui giorni limite vale circa 1.8; valori molto simili si ottengono per Catania. La differenza
tra questi due rapporti è un indice della differenza del clima tra estate e inverno, infatti mentre il rapporto sui
giorni limite rende conto delle differenze legate alla posizione del sole sull'orizzonte e della durata del
giorno, (e dipende in linea di principio dalla latitudine e dalla quota di ciascun sito), il rapporto sui giorni
medi tiene conto anche del diverso tasso medio di copertura del cielo legato alla stagione. Per inciso, si
osserva che mediamente in termini di energia una giornata serena di luglio equivale a due giorni sereni di
gennaio e ad oltre tre giornate serene di dicembre; in termini di energia sfruttabile questi rapporti risultano
ancora più alti.
L'asimmetria che si rileva nelle curve di luglio è dovuta al fenomeno dell'aumento pomeridiano della foschia
dovuta all'evaporazione durante l'estate (o ad aria umida di origine marina portata dalla brezza di mare), in
dicembre il fenomeno è più contenuto o inesistente. Il confronto dei giorni limite annuali (vedere grafici
precedenti ) suggerisce che a Catania il fenomeno della foschia estiva sia più contenuto che a Gela.
Rapporto
SFR – A0 / 021651
- RADIAZIONE SOLARE DIRETTA
GELA ago92/lug93
GIORNI LIMITE E MEDI MENSILI
dic92
dic92
lug93
lug93
giorno
giorno
giorno
giorno
medio
limite
medio
limite
ore
W/m²
W/m²
W/m²
W/m²
1
0,0
0,0
0,0
0,0
2
0,0
0,0
0,0
0,0
3
0,0
0,0
0,0
1,0
4
0,0
0,0
0,0
1,0
5
0,0
0,0
0,3
0,0
6
0,0
0,0
95,5
196,0
7
0,0
0,0
336,9
549,0
8
22,4
100,2
495,1
715,2
9
130,5
439,2
580,2
803,9
10
223,0
648,6
635,9
852,0
11
307,5
743,0
672,8
859,0
12
295,3
779,4
682,6
823,5
13
318,3
755,0
687,6
832,0
14
279,9
711,5
645,9
808,9
15
228,1
627,0
627,3
792,6
16
113,1
436,8
597,1
715,2
17
24,5
109,0
501,0
647,0
18
0,0
0,0
376,6
566,0
19
0,0
0,0
167,5
363,0
20
0,0
0,0
6,5
41,0
21
0,0
0,0
0,0
0,0
22
0,0
0,0
0,0
0,0
23
0,0
0,0
0,0
0,0
24
0,0
0,0
0,0
0,0
max
somma
1942,6
779,4
5349,7
7108,8
Tab. 3G
859,0
9566,3
Pag.76/96
Rapporto
SFR – A0 / 021651
fig. 3.7 Confronto tra i giorni medi e limite dei mesi di dicembre e luglio di Gela
Pag.77/96
Rapporto
3.2
SFR – A0 / 021651
Pag.78/96
Aspetti energetici.
3.2.1 La distribuzione annuale di radiazione diretta utile.
Lo sfruttamento della radiazione diretta è sottoposto ad una serie di vincoli derivanti dalla tecnologia dei
sistemi di conversione. Il più rilevante è dato dall'esistenza di una soglia minima di intensità della radiazione
al di sotto della quale i concentratori attuali non riescono a produrre energia termica utile. L'energia
corrispondente alle intensità di radiazione inferiore a tale soglia, pur essendo conteggiata secondo i quanto
visto finora, viene in realtà dissipata dalle perdite intrinseche. La corretta caratterizzazione di un sito
necessita quindi anche di uno studio delle intensità della radiazione.
Per questo studio sono state adottate le soglie di tecnologie attuali: quella legata alla tecnologia dei collettori
parabolico-lineari che ammettono una soglia di funzionamento di 400 W/m² nel piano perpendicolare alla
bocca del collettore e quella legata alla tecnologia delle dish-parabole che ammettono una soglia di 300
W/m². Per tener conto degli angoli di vista medi che i collettori parabolico-cilindrici sperimentano a causa
del movimento ad un asse si assume una soglia di 450 W/m²; valore che in prima approssimazione può
essere ritenuto valido anche per la tecnologia delle centrali a eliostati.
Nel grafico (fig. 3.8) che segue sono indicati gli andamenti annuali dell'energia giornaliera media mensile da
radiazione diretta totale, per intensità medie orarie maggiori di 300 W/m² e di 450 W/m². Con una soglia di
utilizzo di 300 W/m² l'energia utile diviene 1501 kWh/m² pari al 90% della totale, con una soglia di 450
W/m² diviene 1286 kWh/m² pari al 77% della totale su base annua. Nei mesi invernali la diminuzione può
arrivare a 55-60%.
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.79/96
RADIAZIONE SOLARE DIRETTA UTILE soglie diverse
GELA ago92-lug93
totale
giorno
medio
mensile
kWh/m².d
kWh/m².m
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
(1)
2,442
1,754
3,125
4,644
4,401
5,373
6,112
4,858
4,238
1,562
2,344
1,146
(2)
101,2
77,7
127,4
169,7
173,4
204,9
220,3
188,1
163,3
85,2
100,5
59,7
(3)
2,937
2,290
3,583
5,249
5,090
6,122
6,665
5,532
4,948
2,129
2,956
1,561
(4)
91,0
64,1
111,1
157,5
157,8
189,8
206,6
171,5
148,4
66,0
88,7
48,4
anno
4,579
1671,5
4,112
1500,9
mese
totale
mese
> 300 W/m²
giorno
totale
medio
mese
mensile
kWh/m².d kWh/m².m
tab. 3G
>450 W/m²
giorno
totale
medio
mese
mensile
kWh/m².d kWh/m².
m
(5)
(6)
3,265
75,7
2,777
49,1
4,111
96,9
5,656
139,3
5,593
136,4
6,830
166,5
7,108
189,5
6,068
150,6
5,443
127,1
2,748
48,4
3,349
70,3
1,943
35,5
3,522
1285,5
Rapporto
SFR – A0 / 021651
fig. 3.8 Andamenti annuali dell'energia giornaliera media mensile
intensità medie orarie maggiori di 300 W/m² e di 450 W/m².
Pag.80/96
da radiazione diretta totale,
per
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.81/96
RADIAZIONE SOLARE DIRETTA UTILE soglie diverse
CATANIA ago92-lug93
totale
totale
rispetto
medio
mensile
mese
a Gela
kWh/m².d
kWh/m².m
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
(1)
3,486
2,793
4,356
5,494
5,252
6,851
7,449
5,832
5,294
2,900
3,495
1,927
(2)
108,1
78,2
135,0
164,8
162,8
205,5
230,9
180,8
158,8
89,9
104,9
59,7
anno
4,601
1679,5
giorno
mese
> 300 W/m²
giorno
totale
rispett
o
medio
mese
a Gela
mensile
medio
mensile
mese
kWh/m².d
kWh/m².m
kWh/m².d
kWh/m².m
(3)
6,8%
0,6%
5,9%
-2,9%
-6,1%
0,3%
4,8%
-3,9%
-2,7%
5,6%
4,4%
0,0%
(4)
3,116
2,258
3,948
4,957
4,776
6,335
7,010
5,406
4,793
2,362
3,153
1,628
(5)
96,6
63,2
122,4
148,7
148,1
190,0
217,3
167,6
143,8
73,2
94,6
50,5
(6)
6,1%
-1,4%
10,2%
-5,6%
-6,2%
0,1%
5,2%
-2,3%
-3,1%
10,9%
6,7%
4,3%
(7)
2,553
1,834
3,472
4,468
4,193
5,547
6,548
4,832
4,278
1,803
2,639
1,264
(8)
79,1
51,4
107,6
134,0
130,0
166,4
203,0
149,8
128,3
55,9
79,2
39,2
(9)
4,5%
4,6%
11,1%
-3,8%
-4,7%
-0,1%
7,1%
-0,5%
0,9%
15,4%
12,6%
10,3%
0,5%
4,153
1516,0
1,0%
3,627
1323,9
3,0%
tab. 3H
>450 W/m²
giorno
totale rispetto
a Gela
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.82/96
3.2.2 Lo spettro delle intensità di radiazione.
Lo sfruttamento della radiazione solare diretta è vincolato ad un secondo importante fattore: il rendimento
dei dispositivi di utilizzo dell'energia aumenta in genere all'aumentare dell'intensità della radiazione. In altri
termini all'aumentare dell'intensità della radiazione il lavoro utile aumenta in modo più che proporzionale,
secondo una curva che dipende dalle caratteristiche tecnologiche del sistema di conversione dell'energia
termica. Ciò e' particolarmente vero nelle trasformazioni termodinamiche dove all'aumentare dell'intensità
della radiazione si accompagna, in genere, un aumento della temperatura massima del ciclo termodinamico e
un conseguente aumento del rendimento del ciclo stesso. Per una corretta caratterizzazione di un sito diviene
quindi necessario analizzare lo spettro delle intensità della radiazione.
Nel grafico seguente (fig.3.9) sono confrontati gli spettri delle intensità medie orarie dei siti di Gela e di
Catania . Le curve presentano un massimo dolce tra 600 e 800 W/m² e scendono fortemente dopo tale valore.
Praticamente nulli i casi di intensità medie orarie maggiori di 900 W/m². I valori inferiori a 200 W/m² sono
riportati per completezza, in quanto per valori di intensità inferiori è difficoltoso distinguere la radiazione
collimata da quella diffusa (non si osservano ombre) . Tale valore è spesso assunto come limite inferiore
nella misura dell'eliofania [3.7].
Le curve sembrano indicare che Catania beneficia di intensità di radiazione di poco superiori a quelle di Gela
. Lo scarto sarebbe in accordo con la minore asimmetria dei giorni limite estivi, e con la differenza negativa
della radiazione globale orizzontale rispetto a Gela. A parità di energia totale sfruttabile è da preferirsi quel
sito che presenta il massimo della distribuzione in corrispondenza dell'intensità più elevata. Nei climi
desertici la curva presenta un massimo più marcato spostato fra 700 e 900 W/m² ed un minimo più profondo
per valori compresi tra 200 e 300 W/m².
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.83/96
RADIAZIONE SOLARE DIRETTA
spettro delle intensità di radiazione
range
W/m²
(1)
5-99
100-199
200-299
300-399
400-499
500-599
600-699
700-799
800-899
900-999
>920
Gela
n° ore
annuo
(2)
618
369
335
363
434
533
580
530
137
0
0
Catania
n° ore
annuo
(3)
591
399
316
315
375
506
571
567
195
2
0
tab. 3I
Radiazione solare diretta
confronto GELA - CATANIA ago92 / lug93
1000
900
numero di ore anno
800
700
600
500
400
300
200
100
0
5-99
100-199 200-299 300-399 400-499 500-599 600-699 700-799 800-899 900-999
classi di intensita' della radiazione solare diretta (W/m²)
Gela 1992/93
Catania 1992/93
fig.3.9 Distribuzione delle intensità medie orarie dei siti di Gela e di Catania .
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.84/96
3.2.3 La distribuzione cumulativa delle intensità di radiazione.
Lo spettro di distribuzione delle intensità può essere rappresentato in modo da indicare per quante ore in un
anno l'intensità della radiazione è superiore ad un valore dato, ad esempio una soglia di funzionamento. Nel
grafico che segue (fig.3.10) sono confrontate le distribuzioni cumulative di Gela e di Catania. Nel periodo in
esame entrambi i siti hanno beneficiato di circa 2000 ore con intensità media superiore a 450 W/m². Sopra a
tale soglia Catania sembra beneficiare di un maggior numero di ore con intensità medie elevate (+1.5% a 450
W/m², +14.5 % a 700 W/m²).
RADIAZIONE SOLARE DIRETTA
cumulativa delle intensità di radiazione
soglia
W/m²
(1)
>0
>100
>200
>300
>400
>500
>600
>700
>800
>900
>920
Gela
n° ore
annuo
(2)
3899
3281
2912
2577
2214
1780
1247
667
137
0
0
tab. 3L
Catania
n° ore
annuo
(3)
3837
3246
2847
2531
2216
1841
1335
764
197
2
0
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.85/96
Radiazione solare diretta confronto
GELA-CATANIA ago92-lug93
4500
distribuzione cumulativa annuale (ore
anno)
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
>0
>100
>200
>300
>400
>500
>600
>700
>800
soglie di intensita' della radiazione solare diretta (W/m2)
Gela 1992/93
Catania 1992/93
grafico spegela.wk3 – cumulo03
fig.3.10 Confronto le distribuzioni cumulative di Gela e di Catania.
>900
>920
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.86/96
3.2.4 La distribuzione annuale dei giorni con radiazione utile.
Il numero di giorni con radiazione diretta utile è uno dei parametri a cui si ricorre nelle valutazioni di
economicità di impianti o sistemi di trasformazione. In linea di principio esiste un numero di ore minimo
giornaliero di radiazione sfruttabile, comunque distribuite nel corso della giornata, al di sopra del quale un
sistema di conversione diviene economicamente vantaggioso. Tale limite, quando esiste, dipende da una
serie di parametri tra cui la tecnologia del sistema, il valore dell'energia prodotta rispetto a quella prodotta
con altri sistemi tradizionali, il costo di tale sistema ecc.
Nel grafico che segue (fig.3.11) è riportata una distribuzione dei giorni mensili che dispongono di almeno 4 o
8 ore di radiazione diretta utile. A Gela, un ipotetico sistema di conversione il cui utilizzo risultasse
vantaggioso solo con 8 ore di radiazione utile al giorno, funzionerebbe con profitto per 127
giorni l'anno
e praticamente solo in primavera ed in estate. Se più verosimilmente il limite fosse di 4 ore potrebbe
funzionare con profitto per 244 giorni ma non più di 11 giorni a febbraio e a dicembre. Tali valutazioni sono
tuttavia orientative; un calcolo preciso delle condizioni di economicità di funzionamento di un impianto è
attuabile solo mediante modelli di simulazione che tengono conto delle caratteristiche tecnico-economiche
del sistema impianto di produzione-sistema di utilizzo.
GIORNI CON RADIAZIONE UTILE
GELA ago92-lug93
(1)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
n° giorni con
almeno 4
ore utili
(2)
19
11
16
25
24
28
29
29
25
11
18
9
n° giorni con
almeno 8
ore utili
(3)
1
0
12
15
17
19
27
17
16
2
1
0
tot
244
127
mesi
tab. 3M
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.87/96
fig.3.11 Distribuzione dei giorni mensili che dispongono di almeno 4 o 8 ore di radiazione diretta utile.
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.88/96
3.2.5 La distribuzione cumulativa dei giorni con radiazione diretta utile.
Nel grafico successivo (fig. 3.12) è indicata la distribuzione cumulativa dei giorni con radiazione utile
comunque distribuiti durante l'anno per le due soglie assunte nello studio. E' interessante osservare che a
Gela si sono avuti 41 giorni senza nemmeno un ora con radiazione diretta media maggiore di 300 W/m²
(differenza tra riga 1 e riga 2 di col. 5, tab. 3N). In pratica si può ritenere che tali giorni siano stati
completamente coperti. Il numero di giorni sale a 63 (col. 2) per radiazione diretta media maggiore di 450
W/m². Il grafico seguente mostra che abbassando la soglia di intensità di funzionamento aumenta il numero
di giorni utili; un dispositivo con una soglia minima di intensità di 300 W/m² e una soglia di economicità di
5 ore potrebbe funzionare in guadagno per oltre 280 giorni anno. Il massimo numero di ore giornaliere con
radiazione utile è 12, su 14 ore di durata massima del giorno.
GIORNI CON RADIAZIONE DIRETTA UTILE
GELA - CATANIA ago92-lug93
ore
giorno
(1)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
intensità >450 W/m² intensità >300 W/m²
n° giorni n° giorni n° giorni n° giorni
Gela
Catania
Gela
Catania
(2)
(3)
(5)
(6)
365
365
365
365
302
308
323
329
286
294
308
317
264
272
297
305
244
250
283
289
224
225
269
272
194
200
245
247
158
163
224
223
127
121
196
190
99
91
146
136
69
61
119
114
28
30
80
68
10
8
48
41
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
tab. 3N
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.89/96
fig. 3.12 Distribuzione cumulativa dei giorni con radiazioni utili comunque distribuiti durante l'anno per le
due soglie assunte nello studio.
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.90/96
3.2.6 Confronto tra Gela ed altre località.
Sebbene un solo anno di dati non è sufficiente per stabilire con precisione i livelli di insolazione di un sito,
può essere utile effettuare un primo confronto con i dati di siti significativi.
Nel grafico seguente (fig 3.13 ) sono riportate l'energia annua utile per intensità superiori a 400 W/m² e il
numero di ore annue con intensità superiore a 450 W/m² per i siti di Daggett in California, per Almeria in
Spagna e per Gela. Il confronto va ritenuto qualitativo a causa dell'origine non omogenea dei dati. Poiché i
tre siti si trovano tutti alla stessa latitudine (36-37° N) gli scarti possono essere imputati solo alla diversità
dei climi e delle quote locali. Lo scarto evidente tra Daggett e gli altri due siti è senza dubbio dovuto al clima
desertico che comporta una drastica diminuzione della nuvolosità e quindi un aumento delle ore con
intensità utile. La scarsa umidità comporta anche intensità mediamente maggiori. I siti di Almeria e Gela
sono meno differenti ma Almeria gode, anche per effetto della quota di un clima più "semiarido" rispetto a
Gela. La nuvolosità dei due siti è tuttavia relativamente simile essendo le ore utili di Gela inferiori solo del
15% rispetto ad Almeria. Lo scarto tra le energie sfruttabili sale al 25% indicando che per effetto del clima e
della quota Almeria beneficia di intensità di radiazione mediamente più alte.
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.91/96
fig. 3.13 Energia annua utile per intensità superiori a 400 W/m² e il numero di ore annue con intensità
superiore a 450 W/m² per i siti di Daggett in California, per Almeria in Spagna e per Gela.
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.92/96
3.2.7 Sintesi delle analisi dei dati.
In questo studio sono stati analizzati i dati di radiazione solare diretta e globale orizzontale di Gela e di
Catania limitatamente al periodo agosto 92-luglio 93 corrispondente al primo anno della campagna di
acquisizione dati svolta in collaborazione tra ENEL-DSR e CONPHOEBUS.
Di seguito sono riassunti i risultati più rilevanti:
- in termini di radiazione solare globale orizzontale l'anno di osservazioni può essere considerato
rappresentativo per Gela e per estensione anche per Catania. L'energia annuale da radiazione globale
orizzontale è risultata per Gela di 1820 kWh/m².anno, per Catania di 1727 kWh/m²:anno con uno scarto di 5.1%
- i siti di Gela e Catania sperimentano spesso ed in fase condizioni meteorologiche simili almeno per quanto
riguarda il grado di soleggiamento. Le differenze tra i due siti sono molto contenute e individuabili solo con
l'acquisizione contemporanea dei dati. Durante i periodo di acquisizioni non si sono evidenziati fenomeni
locali rilevanti
- l'energia da radiazione solare diretta a Gela è risultata pari a 1672 kWh/m².anno, l'energia sfruttabile oltre
la soglia di intensità di 300 W/m² è risultata pari a 1501 kWh/m².anno, oltre 450 W/m² pari a 1286
kWh/m².anno. A Catania si sono registrati valori lievemente superiori rispettivamente di 0.5%, 1% e 3%
- il clima di tipo "mediterraneo" a cui entrambi i siti sono sottoposti comporta una significativa presenza di
condizioni di nuvolosità variabile e di copertura totale specie in autunno ed in inverno e una leggera foschia
dovuta all'evaporazione in estate. Basandosi sul rapporto tra la radiazione solare diretta in condizioni di cielo
sereno (giorno limite) e la radiazione vera a Gela 54 giorni sono stati stimati come quasi completamente
coperti, 198 come variabili e 113 come sereni. In 41 giorni la radiazione diretta media oraria non ha mai
superato il valore di 300 W/m² (copertura totale)
- a Gela i valori massimi di intensità media oraria di radiazione solare diretta, pari a circa 900 W/m² si sono
registrati a mezzogiorno in giugno. Valori occasionalmente di poco superiori a 900 W/m² si sono verificati a
Catania. Il numero di ore utili con intensità superiori a 700 W/m² è risultato a Catania del 14.5% maggiore
rispetto a Gela, probabilmente a causa della presenza di leggere foschie nei pomeriggi estivi
- in termini di energia da radiazione diretta sfruttabile i due siti sono risultati praticamente equivalenti. In
particolare entrambi hanno beneficiato di circa 2000 ore con intensità di radiazione diretta media oraria
superiore a 450 W/m² equivalente al valore medio della soglia di funzionamento dei concentratori a parabola
lineare
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.93/96
- a Gela il numero di giorni con almeno 4 ore di intensità media oraria maggiore di 450 W/m² è risultato 244,
127 giorni hanno beneficiato di almeno 8 ore di radiazione media utile. Valori molto simili si sono verificati
a Catania. Il numero massimo di ore giornaliere con radiazione utile è risultato 12.
- il confronto qualitativo con i dati di Daggett (CA), sito di installazione delle centrali LUZ, e quelli
provenienti dalla Plataforma Solar de Almeria (E) indica che Gela beneficia di un'energia sfruttabile
inferiore dell’ordine del 25% rispetto ad Almeria e inferiore del 50% rispetto a Daggett. Tale confronto è
puramente indicativo dato che si riferisce ad anni diversi tra le varie località, anche se per Daggett
l’importanza della contemporaneità dei dati a confronto è marginale data la distanza reciproca. Le differenze
osservate sono da imputarsi essenzialmente alla differenza dei climi.
I risultati ottenuti nel primo anno di acquisizione sono suscettibili di reinterpretazione a fronte dei dati in
corso di elaborazione. Le valutazioni espresse a partire da questi primi risultati saranno verificate su una
base di dati più ampia relativa agli anni 1993 – 1999 e comprendente anche le località di Mazara, Cagliari e
Taranto.
Rapporto
SFR – A0 / 021651
Pag.94/96
3.3
Bibliografia del 3° capitolo
[3.1]
Andolina, Scarpa, Virgili - Installazione e gestione di una centralina per la misura della
radiazione solare - Rapporto finale Conphoebus Commessa ENEL/CRTN 3.7.2 Ordine DSR
3346 del 31.12.91- Catania - Dicembre 1992
[3.2] Palz - Atlante Solare Europeo Volume I - Commissione Comunità Europee 1984
[3.3]
Bourges - Climatic data handbook for Europe - Commissione Comunità Europee, Kluwer
Academic Publishers Dordrecht NL 1992
[3.4]
CNR -Progetto Finalizzato Energetica- Ricerca sul clima - Siteco Torino 1977
[3.5]
Günter D. Roth - Guida alla meteorologia - A. Mondadori Editore 1978
[3.6]
CNR & TCI - Atlante tematico Italia - Ed. TCI 1989
[3.7]
Philipona, Heimo, Hoegger - Investigation of solar detectors using a laboratory test facility for
solar radiation meteorological instruments - Solar Energy Vol 51 No 2, 1993 Pergamont Press
Rapporto
4.0
SFR – A0 / 021651
Pag.95/96
CONCLUSIONI.
Nel presente rapporto sono riportate le attività, svolte negli anni ’90, relative alla impostazione ed all’avvio
di una campagna di misura della radiazione solare diretta nel Sud Italia e nelle isole maggiori. Tale
campagna era finalizzata a caratterizzare i siti più idonei ad ospitare installazioni di impianti solari
termodinamici, impianti che utilizzano la frazione concentrabile della radiazione solare.
La campagna di misura si rendeva necessaria a fronte della pressoché totale assenza di dati storici di
radiazione solare diretta in Italia.
In una prima fase sono state selezionate le zone più soleggiate sulla base dei dati climatologici disponibili,
prime fra tutte la radiazione solare globale orizzontale e l’eliofania. Con il contributo di altri parametri quali
la nuvolosità e la piovosità si è pervenuti alla selezione di alcune aree potenziali per le regioni di Campania,
Puglia, Basilicata, Calabria, Sicilia e Sardegna.
Tenuto conto di altri vincoli di disponibilità di infrastrutture e di logistica venivano infine identificati come
idonei alla misura della radiazione solare diretta i siti di Gela, Catania, Mazara del Vallo, Taranto Cagliari.
Successivamente veniva attivata l’attività tecnico – logistica finalizzata a predisporre le apparecchiature
necessarie alla realizzazione di una piccola rete di centraline automatiche per la misura della radiazione
diretta e degli altri dati.
Nel giugno 1992 veniva installata la stazione di Gela e nel luglio dello stesso anno veniva ampliata la
stazione di Catania. Nel corso del 1993 venivano quindi installate le stazioni di Mazara, Taranto e Cagliari.
L’installazione delle stazioni, la loro manutenzione, la verifica periodica della strumentazione, la raccolta e
prima elaborazione dei dati acquisiti erano assicurate dalla collaborazione tra ENEL Ricerca e Conphoebus.
Nel rapporto viene pure presentata un’approfondita analisi dei dati acquisiti nel primo anno di
funzionamento delle stazioni di Gela e Catania. I risultati sono presentati secondo due criteri guida, il primo
di tipo climatologico, finalizzato a verificare il grado di rappresentatività dell’anno di dati acquisiti rispetto
alle statistiche di lungo periodo, il secondo di tipo energetico per verificare le effettive possibilità di
sfruttamento della radiazione solare diretta mediante gli impianti solari a concentrazione a parabole lineari.
In sintesi, l’anno studiato può essere considerato rappresentativo della climatologia dei due siti monitorati.
L’energia da radiazione solare diretta e’ risultata a Gela pari a 1700 kWh/m².anno circa e 2000 ore con
irraggiamento superiore alla soglia minima di funzionamento dei collettori a parabola lineare di tecnologia
Soleil – Pilkington (ex LUZ). Il confronto qualitativo con altri siti di riferimento indica che l’energia
sfruttabile nei siti monitorati e’ inferiore a quelli desertici dove sono stati realizzati gli impianti ex LUZ.
Tuttavia a causa del diverso tipo di clima la limitazione è concentrata nella stagione invernale durante la
quale il numero di giorni di operatività del campo solare si riduce in maniera sensibile.
Rapporto
SFR – A0 / 021651
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I primi dati emersi durante il primo anno di acquisizione dati sono stati confrontati nel seguito con quelli
successivi provenienti sia dai siti di Gela e Catania, sia dagli altri siti monitorati.