Analisi progetti di energia eolica
Corso analisi di progetti con energie pulite
Turbina eolica per produzione di energia elettrica alla rete
Foto: Nordex AG
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Obiettivi
• Rivedere i principi dei sistemi
ad energia eolica
• Illustrare le considerazioni chiave
per l’analisi di progetti eolici
• Presentare il modello RETScreen® per l’analisi
di progetti eolici
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Cosa forniscono i sistemi eolici?
• Elettricità per

Reti elettriche centralizzate

Reti elettriche isolate

Forniture isolate di energia

Impianto eolico di San Gorgino, Palm Springs, California, USA
Energia per pompaggio
acqua
…ma anche…



Supporto per reti deboli
Rischio ridotto per
fluttuazione costi energia
elettrica
Ridotte perdite per
trasmissione e distribuzione
Foto: Warren Gretz/ NREL Pix
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Descrizione tubina eolica
•
•
Componenti

Rotore

Trasmissione

Torre

Fondazione

Controlli

Generatore
Disegno di una turbina eolica ad asse orizzontale
Pala rotore
Area
spazzata
rotore
Diametro
rotore
Altezza
Tipi


Gondola con
Trasmissione e
generatore
Torre
Ad asse orizzontale
 Più comune
 Controlli e progetto
rotore in base al
vento
Ad asse verticale
 Meno comune
Connessioni elettriche interrate
Fondazione
(vista frontale)
(vista laterale)
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Utilizzazione dell’energia eolica
• Senza rete

Piccole turbine (da 50 W a 10 kW)

Caricamento batterie

Pompaggio acqua
Senza rete, turbina da 10 kW, Messico
• Rete isolata



Tipicamente turbine da 10 a 200 kW
Riduzione costi di produzione energia
in aree isolate: anche impianti ibridi con
generatore a gasolio
Alta o bassa penetrazione
• Rete centrale

Tipicamente turbine da 200 kW a 2 MW

Campi eolici con più turbine
Foto: Charles Newcomber/ NREL Pix
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Elementi di un progetto eolico
• Studio del vento
disponibile
• Analisi di impatto
ambientale
• Approvazioni
• Progettazione
Installazione di palo meteo da 40m, Quebec, Canada
Foto: GPCo Inc.
• Costruzione

Strade

Rete di trasmissione

Sottostazioni
Sottostazione, California, USA
Foto: Warren Gretz/NREL Pix
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Disponibilità del vento
• Elevate velocità medie del vento

Minima velocità media annua di 4 m/s

La gente tende a sovrastimare il vento

La velocità del vento tende ad aumentare con
l’altezza
• Buona disponibilità
1 MW turbina
Turbineeolica
Power
Curva
da Curve
1 MW
Aree costiere
1,200

Creste di lunghi pendii
1,000

Passi

Grandi distese

Vallate con canalizzazione
di venti
• Tipicamente più ventoso

L’inverno rispetto all’estate

Il giorno rispetto alla notte
Power
(kW)
(kW)
Potenza

800
600
400
200
0
0 2
4 6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
Wind del
speed
Velocità
vento(m/s)
(m/s)
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Costi dei sistemi eolici
• Campi eolici

Costo di $1.500/kW installato

Gestione e manutenzione:
$0,01/kWh

Prezzo vendita:
da $0,04 a $0,10/kWh
• Turbine singole
e reti isolate
Feasibility
Study
Studio fattibilità
Sviluppo
Development
Engineering
Ingegneria
TurbineTurbines
eoliche
Balanceimpianto
of plant
Bilancio
0%
20%
40%
60%
80%
Percentuale
d’installazione
Portiondel
ofcosto
Installed
Costs

Costi più elevati (più specifici
al progetto)

Gli studi di fattibilità, lo sviluppo
e l’ingegneria rappresentano un’alta percentuale del costo totale
• Prevista la sostituzione di un componente principale che ha un
valore tra il 20 ed il 25% del costo totale inziale

Pale rotore o trasmissione
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Considerazioni progetti eolici
• Una buona disponibilità del vento riduce drasticamente i costi di
produzione di energia

Una buona analisi di disponibilità del vento è un ottimo investimento
per la fattibilità del progetto
• Fonti addizionali di reddito


Crediti per la produzione di energia da parte del Governo/Società elettriche
o certificati verdi
Vendita di titoli per la riduzione
di emissioni inquinanti
• Vincoli e criteri



Impatto ambientale
Accettazione da parte della comunità
Possibilità di connessione alla rete e di
trasmissione dell’energia
• Finanziamento, tassi d’interesse,
cambi valute
Turbina del campo eolico Le Nordais, Quebec, Canada
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Esempi: Europa e Stati Uniti
Sistemi eolici per reti centralizzate
•
Nessun problema per produzione
intermittente: 17% dell’elettricità danese
è prodotta da fonti eoliche senza alcuna
integrazione di produzione
•
Progetti rapidi (da 2 a 4 anni) che posso
essere estesi per soddisfare la domanda
Impianto eolico costiero, Danimarca
Foto: Danmarks Tekniske Universitet
•
La terra può essere utilizzata per altri
scopi come ad esempio l’agricoltura
•
Persone fisiche, aziende e
cooperative spesso posseggono e
gestiscono turbine singole
Campo eolico a Palm Springs, California, USA
Foto: Warren Gretz/ NREL Pix
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Esempi: India e Canada
Sistemi eolici per reti isolate
• La produzione di energia elettrica è costosa dato l’elevato
costo di trasporto del gasolio ai siti remoti

Le turbine eoliche consentono di ridurre il costo di gasolio
• Affidabilità e manutenzione sono fattori importanti
Turbina da 50 kW, Nunavut, Canada
Installazione di una turbina da 50 kW, Bengala Occidentale, India
Foto: Paul Pynn/ Atlantic Orient Canada
Foto: Phil Owens/ Nunavut Power Corp.
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Esempi: Stati Uniti, Brasile e Cile
Sistemi eolici senza rete
•
•
•
•
Elettricità per piccoli carichi in aree ventose senza rete
Sistemi isolati con batterie forniscono energia in periosi senza vento
Pompaggio acqua: accumulo con serbatoio acqua
Gli impianti eolici possono essere utilizzati in sistemi ibridi in combinazione
con gruppi elettrogeni alimentati da combustibili fossili e/o campi fotovoltaici
Energia per ripetitori,
Arizona, USA
Foto: Southwest Windpower/ NREL Pix
Energia per villaggio isolato,
Brasile
Foto: Roger Taylor/ NREL Pix
Sistema eolico ibrido, Cile
Foto: Arturo Kunstmann/ NREL Pix
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Modello RETScreen® per progetti eolici
• Analisi globale di produzione energetica, costi gestionali e
riduzione emissioni gas serra
Reti centralizzate, isolate o senza
 Turbine singole o campi eolici
 Rayleigh, Weibull, o distribuzione
del vento definita dall’utente

• Solo 12 dati mensili del
RETScreen® contro gli 8.760 dei
modelli che utilizzano
simulazione oraria
• Attualmente non comprende:

Sistemi stand-alone con accumulo
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RETScreen®
Calcolo energia eolica
Calcola curva energia
Calcola energia non
regolata
Calcola produzione
lorda di energia
Calcola energia
rinnovabile raccolta
Calcola energia
rinnovabile fornita
Vedi manuale elettronico
Analisi progetti con energie pulite:
RETScreen® Ingegneria e Casi
Analisi progetti di energia eolica
Calcola altre quantità
ausiliarie
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Esempio di convalida del modello
RETScreen® per progetti eolici
• RETScreen® comparato con la simulazione oraria di HOMER


10 turbine da 50 kW cad. installate a Kotzebue, Alaska
La stima di produzione di energia elettrica annuale di RETScreen si discosta
solo dell’ 1,1% rispetto al risultato di HOMER
• Risultati di RETScreen® confrontati ai dati misurati:
Periodo
Energia
Energia
RETScreen
(MWh)
misurata
Differenza
(MWh)
1998
(3 turbine)
250
271
-8%
1999-2000
1.057
1.170
-10%
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Conclusioni
• Le turbine eoliche forniscono energia alla rete e senza
rete in tutto il mondo
• Una buona analisi di disponibilità dei venti è un fattore
importante per la fattibilità del progetto
• La disponibilità di crediti per la produzione di energia
eolica o di certificati verdi è importante per i progetti
collegati alla rete
• RETScreen® calcola la produzione di energia usando dati
annuali con un’accuratezza comparatibile alle simulazioni
su base oraria
• RETScreen® aiuta a ridurre i costi per gli studi di fattibilità
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Domande?
Modulo per l’analisi di progetti con energia eolica
Corso internazionale RETScreen® per l’analisi di progetti con energie pulite
Per maggiori informazioni visitate il sito RETScreen:
www.retscreen.net
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