La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Energia Eolica: Il vento, la tecnologia il mercato Luciano Pirazzi ENEA-ACS Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Energia Eolica: Il vento, la tecnologia il mercato Luciano Pirazzi ENEA-ACS Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato."— Transcript della presentazione:

1 Energia Eolica: Il vento, la tecnologia il mercato Luciano Pirazzi ENEA-ACS Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato

2 La risorsa eolica: come nasce il vento Riscaldamento non uniforme da parte del sole della superficie terrestre La differenza di temperatura che si crea tra laria sopra le terre emerse, che si riscalda di giorno più velocemente, e laria sopra gli oceani che rimane fredda ed umida, genera una differenza di pressione, la quale è più alta sui mari e più bassa sulle terre emerse. Da questa differenza di pressione nasce il vento

3 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato La risorsa eolica: come nasce il vento La rotazione terrestre deforma i movimenti delle masse daria che vanno a colmare i le differenze di pressione, generando, per effetto della forza di Coriolis, i cicloni con la formazione di nubi e gli anticicloni che mantengono il cielo sereno Si riscontrano venti agenti su larga scala come gli alisei e altri circoscritti in aree limitate e influenzati da fattori locali

4 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato La risorsa eolica: come nasce il vento In lunghi periodi il vento si presenta con caratteri di variabilità e ricorrenza Si presentano fattori aleatori e altri più deterministici, come lorografia e la rugosità superficiale del terreno Limportanza di questi fattori è riconducibile alla previsione del vento nel corso del tempo

5 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato La risorsa eolica: distribuzione della velocità Distribuzione della frequenza della velocità e delle direzioni del vento Variazione della velocità del vento con laltezza sopra la superficie Variazioni diurne, notturne e stagionali Entità delle raffiche Velocità massima

6 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato La risorsa eolica: speed effect e classi di rugosità (1) La compressione dellaria origina un aumento della sua velocità. Laumento della velocità del vento quando avviene tra edifici elevati e montagne è conosciuto come effetto tunnel. La presenza di profili verticali o fortemente inclinati genera il fenomeno della turbolenza. Laumento di velocità del vento avviene anche sui crinali dei monti e sommità delle colline. Anche in questo caso laria si comprime ed aumenta la sua velocità

7 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Le classi di rugosità esprimono le diverse condizioni fisiche del terreno, in termini di resistenza opposta al passaggio del vento. Unelevata classe di rugosità, 3 o 4, si riferisce ad una superficie molto irregolare con molti alberi e manufatti (edifici, etc.). Un'area urbana sarà caratterizzata da un valore di circa 1 m, una prateria con erba bassa e qualche cespuglio da un valore di circa 0,03 m, una superficie innevata liscia da un valore di circa 0,0005 m. La risorsa eolica: speed effect e classi di rugosità (2)

8 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Aree caratterizzate da superfici molto irregolari presentano fenomeni di turbolenza La turbolenza si manifesta con flussi di vento irregolari con con rapide fluttuazioni di velocità e direzione del vento, creazione di vortici e mulinelli La turbolenza riduce lutilizzo dellenergia eolica ed aumenta le sollecitazioni agli aerogeneratori La risorsa eolica: turbolenza ed influenza degli ostacoli

9 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato La risorsa eolica: ricerca di siti idonei (1) Adeguata ventosità, definita da opportuni parametri statistici ottenuti elaborando dati anemometrici Disponibilità di terreno dimpiego marginale (agricoltura estensiva, pascolo etc.) Andamento di velocità e direzione del vento sufficientemente omogeneo nellarea interessata Terreno privo dirregolarità e ostacoli tali da creare, da un lato, uneccessiva turbolenza del vento e dallaltro di ridurre la producibilità e la durata dei componeneti dellaerogeneratore

10 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato La risorsa eolica: ricerca di siti idonei (2) Assenza di insediamenti abitativi nelle immediate vicinanze del sito Esistenza di un sistema viario di collegamento alla rete stradale Presenza di una rete elettrica in grado di assorbire lenergia prodotta dalla centrale eolica

11 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Capacity factor Rapporto tra lenergia prodotta da un impianto eolico in un certo intervallo di tempo e quella che avrebbe potuto essere prodotta se limpianto avesse funzionato nello stesso intervallo alla potenza nominale Valore nazionale 2007 = 0,20 Valore nazionale 2008 = 0,21

12 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Il principio di funzionamento: cenni di aerodinamica Nellimpatto del vento con laerogeneratore si verifica una diminuzione di velocità e, quindi, di energia cinetica, con un trasferimento di energia sul rotore Nel rotore lenergia cinetica si trasforma in energia rotazionale che a sua volta è trasmessa ad un sistema meccanico o, nella maggior parte dei casi, elettrico, trasformandosi in energia meccanica ed elettrica

13 La Risorsa Eolica E noto che una massa d'aria di densità che si muove con velocità istantanea V attraverso un'area A, posta ortogonalmente alla direzione della velocità, rende disponibile una potenza pari a: P = 1/2 C p A V 3 Se è data in kg/m3, V in m/s, A in m 2, allora P risulta espresso in watt. La densità corrispondente ai valori standard di pressione e temperatura vale = 1.22 kg /m 3 C p, il coefficiente di potenza, dipende dalle caratteristiche e dalle condizioni operative della macchina

14 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Curva di potenza di un aerogeneratore

15 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Tecnologia Curva di potenza Rotore ad asse verticale e ad asse orizzontale Numero di pale Treno di potenza (presenza o meno del moltiplicatore di giri) Sistema di controllo Torre

16 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Tecnologia Componenti Rotore: generalmente ad asse orizzontale costituito da tre pale di materiale composito con fibra di vetro e talvolta fibra di carbonio Sino a 20 kW sono riscontrabili anche rotori ad asse verticale

17 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Tecnologia Componenti Generatore elettrico: asincrono o sincrono, multipolare a magneti permanenti a flusso assiale o radiale, attacco diretto al mozzo Sistema di controllo: attivo con variazione del passo o passivo

18 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Tecnologia Componenti Torre: generalmente tubolare metallica con altezze variabili da 12 a 100m. Talvolta abbattibile per semplificare le operazioni di manutenzione Moltiplicatore di giri: sovente non presente nelle macchine di piccola taglia che sono generalmente a trasmissione diretta (rotore-generatore elettrico). Nelle macchine di media grande taglia è presente a livello del 20-30%

19 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Tecnologia Regolazione della potenza Controllo di stallo Controllo di pitch Controllo dimbardata (tramite timone direzionale nelle piccole macchine) Orientamento Tramite imbardata nelle macchine di media-grande taglia. Con timone direzionale nelle macchine di piccola taglia

20 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Evoluzione Tecnologica Aumento potenza degli aerogeneratori (prototipi da 6 MW) e delle centrali eoliche (centinaia di MW) Maggiore produzione di energia per unità di superficie Affidabilità elevata (disponibilità media intorno al 98%)

21 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Evoluzione Tecnologica Efficienza molto alta del sistema tramite ladozione della velocità variabile e il rendimento crescente dei vari sistemi, sottosistemi e componenti: rotore, sistema di trasmissione, elettronica di potenza Diffusione in tutte le fasce climatiche, anche le più ostili, e in ambiente marino Riduzione impatto ambientale

22 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato

23

24

25 1. Anemometro ad ultrasuoni 2. Argano di servizio 3.Sistema di raffreddamento generatore elettrico 4.Generatore con sistema OptiSpeed 5. Attuatore di passo 6. Sistema di raffreddamento moltiplicatore 7.Moltiplicatore di giri 8.Albero lento 9.Sistema di variazione del passo 10. Mozzo 11. Cuscinetto pala 12.Pala

26 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato 1. Hub controller 2. Pitch cylinder 3. Main shaft 4. Oil cooler 5. Gearbox 6. VMP-Top control with converter 7. Parking break 8. Service crane 9. Transformer 10. Blade hub 11. Blade bearing 12. Blade 13. Rotor lock system 14. Hydraulic unit 15. Hydraulic shrink disc 16. Yaw ring 17. Machine foundation 18. Yaw gears 19. Optispeed- generator 20. Generator cooler

27 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Aspetti innovativi Velocità variabile Configurazione che si è affermata rapidamente Controllo della velocità di rotazione del rotore Funzionamento ad efficienza massima per un tratto della curva di potenza Maggiore producibilità Riduzione rumore

28 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Zona a Cp = Cp max

29 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato EOLICO e AMBIENTE Fonte rinnovabile, inesauribile e gratuita Non emette sostanze inquinanti di alcun genere Minore impatto, in confronto delle altre fonti di energia, sulla vita umana Contenimento delluso dei combustibili fossili e delle emissioni ad essi associate Occupazione del territorio limitata. Mantenimento della preesistente destinazione duso

30 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato EOLICO e AMBIENTE Valorizzazione di aree marginali ed abbandonate Opposizione di una parte minoritaria di ambientalisti Ricerca di un inserimento armonico delleolico nel paesaggio italiano, in considerazione del pregio ambientale e storico del nostro paese

31 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Impatto ambientale Impatto visivo Impatto acustico Collisioni con lavifauna Interferenza elettromagnetica Sostenibilità (sociale, ambientale, economica e culturale)

32 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato EOLICO e AMBIENTE MIPSMIPS normalizzato allenergia eolica energia eolica0,049/ carbone0,9719,8 elettricità import.0,418,4 gas naturale0,24,1 petrolio0,326,5 torba0,714,3 idroelettrico0,112,2 nucleare0,316,3 Valori noti e normalizzati allenergia eolica del MIPS delle varie fonti

33 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Il Material Input per Unit of Service o MIPS consente di misurare in unità omogenee normalizzate (massa) la quantità di risorse di ogni genere (aria, acqua, biotico, abiotico), che deve essere prelevata dallambiente per la realizzazione di un prodotto o di un servizio. Lo studio condotto relativamente alla realizzazione di una centrale eolica dotata di macchine tipo Vestas V52 (da 850 kW di potenza di targa), considerando ogni fase dalla installazione, gestione e manutenzione durante un ciclo vita stimato di 20 anni fino al successivo smantellamento, ha restituito un valore del MIPS pari a 0,049 kg di materia per ogni kWh prodotto. In sostanza per produrre da una centrale eolica 1 kWh occorre utilizzare, a vario titolo, 0,049 kg di materia prelevata dallambiente.

34 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Emissione sonora da fonti diverse Pneumatic drill Stereo music Typing pool Home Whispering Jet airplane Industrial noise Inside car Office Wind turbine Falling leaves

35 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Fonte energetica non inquinante Gratuita Disponibilità di energia variabile nel tempo, ma riduzione certa di combustibili fossili in quantità crescente, in funzione dello sviluppo del settore Contenimento emissioni di gas climalteranti Benefici

36 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Benefici Sviluppo industriale Creazione posti di lavoro –nellindustria (costruzione, installazione - comprensiva delle opere civili - e gestione con manutenzione), e nei servizi (progettazione, sviluppo iniziativa, consulenze, etc.) Circa addetti (diretti e indiretti) solo in Italia

37 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Minieolico Settore dimportanza strategica Applicazioni diversificate Aspetti sociali preminenti Informazione carente Carenza strumenti normativi Costi e incentivi

38 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Campo eolico universitario di macchine di piccola taglia Progetto coordinato dallUniversità di Trento in collaborazione con lApe (Agenzia provinciale per lenergia, proprietaria turbine e strumentazione), la società Interbrennero Spa, il comune di Trento e Servizi e Dipartimenti della provincia autonoma Valutazione critica del comportamento delle macchine nel corso di un biennio Diverse tipologie costruttive e taglie da 1 kW, 11 kW e 20 kW

39 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Il mini-eolico e levoluzione dei servizi e tecnologie per leolico: la fattibilità di istallazioni eoliche con mini turbine Dallavvio del Campo Eolico sono già stati individuati indicatori per un miglioramento tecnologico del prodotto La localizzazione del mini-eolico è presso lutenza, trattandosi di unapplicazione che contempla produzione e consumo e/o trasferimento di energia direttamente sul posto

40 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Il mini-eolico e levoluzione dei servizi e tecnologie per leolico: la fattibilità di istallazioni eoliche con mini turbine Generalmente le condizioni anemologiche sono inferiori a quelle che si riscontrano nelle applicazioni delleolico di taglia maggiore (posizione delle macchine e loro altezza dalla superficie) Applicazioni in ambito urbano (da qualche centinaio di watt a pochi kW, con possibilità di estensione), anche in abbinamento con moduli fotovoltaici

41 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Industria nazionale Attività di sviluppo aerogeneratori di piccola, media e grande taglia Realizzazione componenti aerogeneratori Attività connesse alla costruzione di centrali eoliche (fornitura sistemi, dispositivi, componenti e servizi) Incremento addetti del settore (occupazione diretta e indiretta)

42 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Industria Prototipo Aerogeneratore Leiwind 1.2 MW

43 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato

44 ex area Montedison di Porto Empedocle Produzione degli aerogeneratori, delle pale e delle relative torri di sostegno Moncada Energy Group

45 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Fine 2008: Mondo: 120,791 MW Mondo: 120,791 MW Europa: 64,948 MW Italia: 3,736 US GermanySpainChinaIndiaDenmarkItalyFranceUKPortugal

46 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato

47

48

49

50

51

52

53

54

55 467 (100 ) 795 (211) 209 (53) 687 (168) 946 (260) 188(86) 168 (12) 9 Wind power added in 2008 (in bracket) 1,010 MW (7.35) 13.7 (4.8) 1.5 Total installed 3,736 MW 187 (87) 1.35 (1.35) (14)

56 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Livello di penetrazione della fonte eolica nel sistema elettrico nazionale (% di energia elettrica fornita)

57 Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato Grazie per lattenzione


Scaricare ppt "Energia Eolica: Il vento, la tecnologia il mercato Luciano Pirazzi ENEA-ACS Energia eolica: il vento, la tecnologia e il mercato."

Presentazioni simili


Annunci Google