ENERGIA EOLICA: STATO DELL’ARTE ENERGIA EOLICA: STATO DELL’ARTE

SOMMARIO Cenni di Teoria sull’energia eolica Quadro sintetico della tecnologia, degli impianti, delle macchine eoliche Aspetti economici Diffusione dell’Energia eolica in Europa e in Italia L’impatto ambientale degli impianti eolici Conclusioni Cenni di Teoria sull’energia eolica Quadro sintetico della tecnologia, degli impianti, delle macchine eoliche Aspetti economici Diffusione dell’Energia eolica in Europa e in Italia L’impatto ambientale degli impianti eolici Conclusioni

L’energia estraibile dal vento Curva caratteristica di una turbina eolica da 1500kW

L’energia estraibile dal vento Funzione densità di probabilità di Weibull Curva caratteristica di una turbina eolica da 1500kW

Dispositivi di controllo della potenza Sistema di attuazione del passo: variazione dell’orientamento delle pale rispetto alla direzione del vento in modo da ottimizzare l’azione aerodinamica del vento sulle pale Controllo per stallo (passivo): variazione dell’angolo di incidenza del vento sul profilo aerodinamico della pala, finchè questa va in stallo Controllo per stallo (attivo): lo stallo è controllato e l’azione di regolazione più sicura Controllo dell’imbardata: controllo dell’orientamento della navicella Sistemi di controllo di fermata quando si verificano velocità troppo elevate

Sviluppo tecnologico dell’aerogeneratore potenza diametro rotore altezza torre diametro rotore

Applicazioni OFFSHORE Turbine da 3 a 5 MW Capacity factor = 35%

Le centrali eoliche “Wind Farms” Scelta del sito Scelta delle macchine Layout dell’impianto Vincoli tecnico – economici: Vincoli territoriali: Vincoli ambientali caratteristiche anemologiche ottimizzazione dell’efficienza energetica accessibilità al sito allaccio alla rete elettrica nazionale orografia

Costi di investimento Aspetti economici 850€/kW – 1290€/kW Costo della turbina 70% Fondazioni 5% Installazioni elettriche 5% Connessione alla rete 6% Sistemi di controllo 1% Progetto 9% Terreni 2% Strade 2%

Costi di esercizio e manutenzione assicurazione manutenzione ordinaria e straordinaria spese di amministrazione 1,5 – 2% del costo di investimento iniziale Altre voci di costo: tasse di proprietà utilizzo del suolo sicurezza accesso e canone periodico per l’immissione in rete costi di gestione, generali e amministrativi.

Costi totali Andamento dei costi (€c) dell’energia per kWh fornito, in funzione della taglia (kW) dell’aerogeneratore, per due diversi valori di velocità media del vento COSTI Investimento823 €/kW623 €/kW497 €/kW Esercizio0,0388 €/kWh0,0293 €/kWh0,0234 €/kWh Andamento dei costi [Wind Force 12, Ewea 2003]

Benefici dell’utilizzo dell’energia eolica  Il vento è una risorsa rinnovabile Emissioni derivanti dall’utilizzo di combustibili nelle centrali termoelettriche  Diversificazione delle fonti energetiche  Non comporta emissioni inquinanti  Delocalizzazione della produzione di energia elettrica  Contributo alla riduzione dei gas serraContributo alla riduzione dei gas serra x

 Valore medio delle emissioni di CO2 da impianti termoelettrici = 600t/GWh [EWEA, 2003]  Potenza eolica installata in Italia = 800 MW  Energia elettrica fornita mediamente in 1 anno = 2000GWh  Emissioni mediamente evitate di CO2 in 1 anno = t

Bilancio energetico: Energy payback ratio EPR = energia prodotta nel corso della vita utile/ energia necessaria per produrla dalla realizzazione dei componenti, all’installazione, all’esercizio fino al decommisioning TecnologiaEPR Impianto eolico Impianto a gas naturale 10 Impianto a carbone 11 Impianto nucleare 16  Vita utile dell’impianto ( anni)  Capacity factor (~ 25%)  Vita utile dell’impianto ( anni)  Capacity factor (~ 25%) Per l’impianto eolico:

La diffusione degli impianti eolici in Europa [MW] Dati EWEA luglio 2003

Aerogeneratori presenti in Italia Tipologie e modelli di aerogeneratori presenti in Italia

L’impatto ambientale degli impianti eolici Impatto visivo Emissioni acustiche Impatto su fauna e avifauna Campi ed interferenze elettromagnetiche Impatto su flora Occupazione del territorio Impatto sull’assetto idrogeologico

Emissioni acustiche interazione della vena fluida dell’aria con le pale del rotore in movimento moltiplicatore di giri generatore elettrico Rumore rilevato alla base di un aerogeneratore = 97 ~ 101 dB(A) Sorgente 100 dB(A)a 350 m si misurano 45 dB(A) SORGENTERUMORE in dB(A) Interno di una metropolitana100 Martello pneumatico a 7m95 Traffico in città90 Centrale eolica a 350 m45 Rumore di fondo notturno40

Campi ed interferenze elettromagetiche I campi elettrici sono praticamente nulli per l’effetto schermante delle guaine metalliche e del terreno sovrastante i cavi interrati. Il campo magnetico misurato lungo il percorso dei cavi che collegano l’aerogeneratore alla cabina di trasformazione, ad una distanza di 7m dai cavi è inferiore a 0,2 µT. GLI IMPIANTI EOLICI SONO LARGAMENTE COMPATIBILI CON IL LIMITE DI 100 µT fissato dal D.P.C.M. del 23/04/92 Le interferenze elettromagnetiche sono ormai un fenomeno ridotto dall’utilizzo di pale in materiali non conduttori (vetroresina, compositi) e limitato nell’area di 100m dagli aerogeneratori.

Impatto su fauna e avifauna Collisioni dei volatili con le pale delle turbine eoliche: Studi condotti negli USA riportano una media di 2,1 uccelli morti per turbina in un anno  velocità di rotazione delle pale minori  utilizzo di torri di tipo tubolare rispetto al tipo traliccio  maggiori dimensioni delle attuali turbine (maggiore visibilità) SVILUPPO TECNOLOGICO DIMINUZIONE DEL RISCHIO DI COLLISIONE DEI VOLATILI  studio e valutazione biologica del sito

Impatto su flora, suolo, acque e territorio Fase di costruzione: strade di accesso (sistemazione delle strade preesistenti e realizzazione delle strade interne al parco eolico) scavi per la posa in opera dei cavi elettrici di MT all’interno del parco eolico: dimensioni [1,2m x 0,5m x L] fondamenta delle torri eoliche: dimensioni [12m x 12m x 3m] montaggio delle torri e delle turbine: transito di veicoli di grandi dimensioni

Occupazione del territorio  occupazione effettiva del territorio 2% dell’area del sito di installazione  Nessuna interferenza con attività agricole e di allevamento

Impatto visivo Dimensioni degli aerogeneratori Densità di installazione e distanza minima tra gli aerogeneratori pari a 3D Scelta di forma e colori in funzione delle caratteristiche del sito

Impatto visivo

Disposizione lungo i perimetri naturali Corretta progettazione delle strade di accesso e ripristino delle normali condizioni del territorio al termine della fase di installazione

Valutazione dei costi esterni ExterneE TECNOLOGIECosti ambientali locali [€c/kWh] Emissioni di CO 2 [g/kWh] Eolico1,50 Gas naturale5,7360 Gas naturale (impianti medi CG) 2,8313 Carbone25,8930 Carbone (CC+CG)5,21040 Valori medi dei costi esterni locali per alcune tipologie di impianti [AEI, 2002] Valore medio associato ad 1t di CO 2 = 30 €

Conclusioni La tecnologia attuale permette di avere costi di generazione dell’energia elettrica da fonte eolica sempre più competitivi La riduzione delle emissioni di CO 2 in atmosfera è un importante beneficio derivante dalla diffusione degli impianti eolici L’impatto ambientale degli impianti eolici è principalmente visivo, ma reversibile

I PARMA - Parco Area delle Scienze, 181/A P. IVA: IT C.F.: REPUBBLICA ITALIANA UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PARMA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE ENERGIA EOLICA: STATO DELL’ARTE ENERGIA EOLICA: STATO DELL’ARTE

Lo scenario italiano Il Decreto Legislativo 79/99 (Decreto Bersani) Sistema di incentivazione basato sui Certificati Verdi:  Obbligo di immissione nel sistema elettrico nazionale di una percentuale di energia rinnovabile pari al 2% dell’energia non rinnovabile eccedente i 100 GWh 1 CV = 100 MWh a.producendo direttamente energia rinnovabile b.acquistando un numero equivalente di CV dal GRTN o mediante contrattazione sul mercato elettrico Il Decreto MICA 11/11/99  Assegnazione dell’attività di qualificazione degli impianti alimentati da fonti rinnovabili (IAFR) al GRTN  Norme per l’autocertificazione dell’energia non rinnovabile  Sistema di verifiche annuali e triennali di adempimento dell’obbligo