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Energia Eolica Tecnologie delle Energie Rinnovabili Daniele Cocco Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Chimica e dei Materiali Università degli Studi di Cagliari [email protected] http://people.unica.it/danielecocco A.A. 2014-2015
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Energia Eolica
Tecnologie delle Energie Rinnovabili
Daniele Cocco Dipartimento di Ingegneria Meccanica,
Chimica e dei Materiali
Università degli Studi di Cagliari
http://people.unica.it/danielecocco
A.A. 2014-2015
L’oggetto del nostro studio
La Storia delle Turbine Eoliche
Il Mulino a Vento Persiano
Il Mulino a Vento Persiano
Il Mulino a Vento Persiano
Il Mulino a Vento Cinese
Il “Post-Windmill” (15° Secolo)
Il “Post-Windmill” (15° Secolo)
Il Mulino a Vento Olandese (17° Secolo)
Il Mulino a Vento Olandese (17° Secolo)
Il Mulino a Vento “Americano” (19° Secolo)
I moderni “Mulini a Vento”
I moderni “Mulini a Vento”
I moderni “Mulini a Vento”
I moderni “Mulini a Vento”
Le Turbine Eoliche ad Asse Verticale
La Turbina Eolica “Savonius”
La Turbina Eolica “Darrieus”
La Turbina “H-Darrieus”
Le Turbine ad Asse Orizzontale
Eolico – Potenza installata nel mondo
Eolico – Potenza installata nel mondo
FER – Potenza installata nella UE
Eolico – Potenza installata nella UE
Eolico – Potenza installata nella UE
Eolico – Produzione di energia nella UE
Eolico – Potenza installata in Italia
Bilancio Elettrico Italia - 2013
FER
34,2%
Import
14%
Eolico
5,5% (16,6%
delle FER)
La direttiva 20-20-20
Rispetto ai valori del 2008, il contributo delle FER dovrà
raddoppiare nel settore dell’Energia Elettrica e in pratica
triplicare nel settore dell’Energia Termica e dei Trasporti!
Settore dell’Energia Elettrica
Dal Piano di Azione Nazionale
sulle FER (Giugno 2010)
Settore dell’Energia Elettrica
Il solare dovrà aumentare il suo contributo di 250 volte
rispetto al 2005 (ma oggi tale obiettivo è già stato superato!)
Settore dell’Energia Elettrica
L’eolico dovrà aumentare di 10 volte rispetto al 2005 (ma
“solo” di circa 2 volte rispetto ad oggi)
Settore dell’Energia Elettrica
Le biomasse dovranno aumentare di oltre 2,5 volte rispetto
al 2005 (di circa 2 volte rispetto ad oggi)
La Ridistribuzione dell’Energia del Sole
Le Celle di Circolazione (Celle di Hadley)
Il Vento Geostrofico sull’Europa
I Principali Venti sul Mediterraneo
Le Risorse Eoliche - Europa
La Scala dei Venti Beaufort
La Velocità Istantanea del Vento
0 5 10 15 20
Tempo (s)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Vel
ocit
à is
tant
anea
(m
/s)
La Velocità del Vento
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
Ora dell'anno
0
5
10
15
20
25
30
Ve
locità
me
dia
ora
ria (
m/s
)
La Velocità del Vento
0 24 48 72 96 120 144 168 192
Ora dell'anno
0
5
10
Ve
locità m
ed
ia o
raria (
m/s
)
La Variabilità della Velocità del Vento - 1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 3 6 9 12 15 18 21
Ora del giorno
Veloc
ità
med
ia (m/s
)
Media annua Media Novembre Media Luglio
La Variabilità della Velocità del Vento - 2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Anno
Mese dell'anno
Veloc
ità
med
ia (m/s
)
Media giornaliera Media alle 3.00 Media alle 15.00
La Distribuzione di Frequenza del Vento - 1
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Velocità del vento (m/s)
Fre
quen
za (or
e/an
no)
La Distribuzione di Frequenza del Vento - 2
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Velocità del vento (m/s)
Fre
quen
za c
umulat
a (o
re/a
nno)
La Direzione del Vento - 1
0
5
10
15
20
25
30
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
San Gavino Monreale (CA)
La Densità di Potenza
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Velocità del vento (m/s)
Den
sità
di po
tenz
a (W
/m^2)
La Densità di Energia
0
50
100
150
200
250
300
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Velocità del vento (m/s)
Den
sità
di en
ergia
(kW
h/m
^2)
Energia Potenziale Energia elettrica
Il Profilo Verticale della Velocità del Vento
L’esponente del Profilo Verticale di Velocità
Descrizione ClasseLunghezza
caratteristica z0 (m)
Superficie del mare 0 0,0002Superfici aperte lisce e piane 0,5 0,0025Aree agricole pianeggianti 1 0,03Aree agricole con presenza di case o alberimolto isolati
1,50,055
Aree agricole con presenza di case o alberiradi (meno di 500 m)
20,1
Aree agricole con presenza di case o alberipoco radi (meno di 250 m)
2,50,2
Foreste, piccoli villaggi e aree agricole conpresenza di case o alberi molto vicini
30,4
Centri abitati con palazzi bassi 3,5 0,8Città con palazzi alti e grattacieli 4 1,6
Atmosfera Suolo rugoso Suolo liscio
Molto instabile A 0,15 0,09Moderatamente instabile B 0,15 0,09Poco instabile C 0,20 0,12Neutra D 0,25 0,15Poco stabile E 0,40 0,24Stabile F-G 0,40 0,24
Le Classi di Riferimento - Classe 0
Le Classi di Riferimento - Classe 1
Le Classi di Riferimento - Classe 2
Le Classi di Riferimento - Classe 3
La Distribuzione di Weibull
0 5 10 15 20
Velocità (m/s)
0
0.05
0.1
0.15
0.2
Fre
quen
zaA=6 m/s; k=1,5
A=6 m/s; k=2,0
A=6 m/s; k=2,5
La Distribuzione di Weibull
0 5 10 15 20
Velocità (m/s)
0
0.05
0.1
0.15
0.2
Fre
quen
zaA=5 m/s; k=2
A=6 m/s; k=2
A=7 m/s; k=2
FINE
