Energia Eolica - University of Cagliari · Energia Eolica Daniele Cocco Dipartimento di Ingegneria...
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Energia Eolica Daniele Cocco Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Chimica e dei Materiali Università degli Studi di Cagliari [email protected] http://people.unica.it/danielecocco Tecnologie delle Energie Rinnovabili A.A. 2017-2018
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Energia Eolica
Daniele CoccoDipartimento di Ingegneria Meccanica,
Chimica e dei Materiali
Università degli Studi di Cagliari
http://people.unica.it/danielecocco
Tecnologie delle Energie Rinnovabili
A.A. 2017-2018
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
Eolico – Potenza installata nella UE
Eolico – Potenza installata nella UE
Eolico – Potenza installata nella UE
Eolico – Produzione di energia nella UE
Eolico – Bilancio Italia 2016
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 misura della velocità del Vento
La Velocità Istantanea del Vento
0 5 10 15 20
Tempo (s)
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1
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3
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Vel
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La Velocità del Vento
0 24 48 72 96 120 144 168 192
Ora dell'anno
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Ve
locità m
ed
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m/s
)
La Velocità del Vento
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
Ora dell'anno
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Ve
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m/s
)
La Variabilità della Velocità del Vento - 1
0
1
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0 3 6 9 12 15 18 21
Ora del giorno
Veloc
ità
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)
Media annua Media Novembre Media Luglio
La Variabilità della Velocità del Vento - 2
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Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Anno
Mese dell'anno
Veloc
ità
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)
Media giornaliera Media alle 3.00 Media alle 15.00
La Direzione del Vento - 1
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5
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0
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240
270
300
330
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
Velocità
media
Velocità
media
cubica
U n N f F U*f U3*f P (W/m2) P*f (W/m2) E (kWh/m2) Cp Pe (W/m2) E (kWh/m2)
1 584 584 0,0667 0,0667 0,0667 0,07 0,6 0,0 0,36 0,35 0 0,13
2 787 1371 0,0898 0,1565 0,1797 0,72 4,9 0,4 3,86 0,35 2 1,35
3 789 2160 0,0901 0,2466 0,2702 2,43 16,5 1,5 13,05 0,35 6 4,57
4 798 2958 0,0911 0,3377 0,3644 5,83 39,2 3,6 31,28 0,35 14 10,95
5 765 3723 0,0873 0,4250 0,4366 10,92 76,6 6,7 58,57 0,35 27 20,50
6 690 4413 0,0788 0,5038 0,4726 17,01 132,3 10,4 91,29 0,35 46 31,95
7 618 5031 0,0705 0,5743 0,4938 24,20 210,1 14,8 129,83 0,35 74 45,44
8 578 5609 0,0660 0,6403 0,5279 33,78 313,6 20,7 181,26 0,35 110 63,44
9 493 6102 0,0563 0,6966 0,5065 41,03 446,5 25,1 220,13 0,35 156 77,05
10 445 6547 0,0508 0,7474 0,5080 50,80 612,5 31,1 272,56 0,35 214 95,40
11 344 6891 0,0393 0,7866 0,4320 52,27 815,2 32,0 280,44 0,35 285 98,15
12 328 7219 0,0374 0,8241 0,4493 64,70 1058,4 39,6 347,16 0,35 370 121,50
13 277 7496 0,0316 0,8557 0,4111 69,47 1345,7 42,6 372,75 0,35 471 130,46
14 226 7722 0,0258 0,8815 0,3612 70,79 1680,7 43,4 379,84 0,35 588 132,94
15 190 7912 0,0217 0,9032 0,3253 73,20 2067,2 44,8 392,77 0,35 724 137,47
16 165 8077 0,0188 0,9220 0,3014 77,15 2508,8 47,3 413,95 0,35 878 144,88
17 123 8200 0,0140 0,9361 0,2387 68,98 3009,2 42,3 370,13 0,35 1053 129,55
18 118 8318 0,0135 0,9495 0,2425 78,56 3572,1 48,1 421,51 0,35 1250 147,53
19 85 8403 0,0097 0,9592 0,1844 66,55 4201,1 40,8 357,10 0,35 1470 124,98
20 78 8481 0,0089 0,9682 0,1781 71,23 4900,0 43,6 382,20 0,35 1715 133,77
21 66 8547 0,0075 0,9757 0,1582 69,77 5672,4 42,7 374,38 0,35 1985 131,03
22 68 8615 0,0078 0,9834 0,1708 82,66 6521,9 50,6 443,49 0,35 2283 155,22
23 52 8667 0,0059 0,9894 0,1365 72,22 7452,3 44,2 387,52 0,35 2608 135,63
24 42 8709 0,0048 0,9942 0,1151 66,28 8467,2 40,6 355,62 0,35 2964 124,47
25 31 8740 0,0035 0,9977 0,0885 55,29 9570,3 33,9 296,68 0,35 3350 103,84
26 20 8760 0,0023 1,0000 0,0594 40,13 10765,3 24,6 215,31 0,35 3768 75,36
8760 1 7,6787 10,82 775,46 6793,02 2377,56
Potenza
media
Distribuzione di frequenza
Distribuzione di frequenza relativa
Distribuzione di frequenza cumulata
Densità di potenza disponibile
Densità di energia disponibile
Densità di energia producibile
Distribuzione di Weibull
0 5 10 15 20
Velocità (m/s)
0
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0.2
Freq
uenz
aA=6 m/s; k=1,5
A=6 m/s; k=2,0
A=6 m/s; k=2,5
Distribuzione di Weibull
0 5 10 15 20
Velocità (m/s)
0
0.05
0.1
0.15
0.2
Freq
uenz
aA=5 m/s; k=2
A=6 m/s; k=2
A=7 m/s; k=2
FINE
