.Master EAM7 - Il progetto "Eolo"

Il progetto “Eolo”

Una metodologia standard per lo studio di fattibilità di un impianto eolico

Obiettivo del lavoro

Lo studio di fattibilità, ed il successivo sviluppo di una nuova attività industriale,

procedono secondo due grandi direttrici alle quali corrispondono due diversi aspetti

del problema: l’aspetto tecnico e quello economico-finanziario.

Questo studio nasce con l’intento di definire una metodologia standard per l’analisi

di fattibilità di impianti atti alla generazione di energia elettrica da fonte eolica.

Costituisce parte integrante di questo studio il foglio di calcolo “AIPE”: esso

implementa la metodologia standard proposta e, nell’ambito del sistema normativo

di incentivi alla produzione elettrica da fonte eolica, fornisce uno strumento

flessibile in grado di adattarsi a qualsiasi modifica delle condizioni al contorno.

2MASTER EAM 7 – Federico Guidi

Oggetto del lavoro

Una installazione eolica, anche quando si tratta di un impianto di piccola taglia,

deve essere considerata come un sistema complesso, costituito dalla macchina (la

turbina eolica), dall’ambiente (il vento ed il microclima locale), dall’utenza, ovvero

l’uso finale cui è destinata l’energia prodotta e, infine, dal contesto normativo entro

cui si inserisce. Solo tenendo in considerazione tutti questi sottosistemi si può

pervenire ad un’installazione efficace sia dal punto di vista paesaggistico-

ambientale che economico-finanziario.


Il progetto “Eolo”

Il caso reale preso in esame fa

riferimento all’investimento per la

realizzazione di un impianto eolico

con potenza totale installata non

superiore a 200 kW.

Il sito destinato ad accogliere

l’impianto è ubicato all'interno del

Porto di Marina di Carrara, nella parte

delle scogliere frangiflutti.


Il progetto di un impianto eolico


SITING

NORMATIVETECNOLOGIA

PROGETTO

Studio/Valutazione

Impatto/Incidenza

Ambientale

DIA/AU

Sistema Normativo di Incentivi

…

SITING: l’adattamento statistico di AIPE




A partire dalla distribuzione di Weibull a 3 parametri (k, A, ) :

F u = 1 − e−u−γ

A

k

(funzione cumulativa di probabilità)

f u =k

A∙u−γ

A

k−1∙ e−u−γ

A

k

(funzione densità di probabilità)

sulla base dei risultati di una campagna anemometrica è

possibile ricavare i parametri che definiscono il modello

statistico di ventosità, ovvero la disponibilità in termini di

ore/anno della risorsa eolica.

TECNOLOGIA: la libreria di AIPE

La libreria contiene attualmente 32 aerogeneratori (76 configurazioni)* con una potenza

nominale compresa tra 10 kW e 200 kW. La libreria raccoglie, per ciascun generatore eolico,

tutti i dati necessari all’analisi, organizzati in schede.

• CURVA DI POTENZA: contiene il dettaglio della curva di potenza per valori della velocità

del vento compresi nell’intervallo 1÷20 m/s.

• CARATTERISTICHE TECNICHE: contiene il valore dei parametri necessari alla

valutazione della produzione annua di energia.

• COSTI D’INVESTIMENTO: contiene il valore delle voci di costo che contribuiscono al

fabbisogno finanziario antecedente la produzione di energia.

• COSTI OPERATIVI: contiene il valore delle voci di costo relative alla gestione operativa

dell’impianto.


* Attraverso la collaborazione con i produttori e/o rivenditori di turbine eoliche, è stato

possibile costruire una libreria di generatori eolici rappresentativa dei prodotti

disponibili sul mercato

SITING + TECNOLOGIA: NAEP


SITING

la funzione

densità di probabilità

TECNOLOGIA

la curva di potenza

NAEP = 8760N(η schiera ∙ η dis ∙ η) ∙ ∑ [ fdp W (u i) ∙ PCP (u i)]

Net

Annual

Energy

Production

Il piano economico-finanziario


SITING

il modello statistico di ventosità

CAMPAGNA ANEMOMETRICA

i dati ambientali

PIANO

ECONOMICO

FINAZIARIO

NORMATIVE

il sistema di incentivazione

TECNOLOGIA

la libreria degli aerogeneratori

VINCOLI

CONFIGURAZIONE D’IMPIANTO

CONTO ECONOMICO SEMPLIFICATO

FLUSSI DI CASSA

TARIFFA OMNICOMPRENSIVA

incentivo tipo «feed-in tariff»

valorizzazione del NAEP

Rischi & Incertezze


Rischio produzione (alto): è la composizione del rischio rendimento (rendimento della

macchina eolica) e del rischio ventosità (modello statistico della ventosità del sito).

Rischio obsolescenza (basso): il settore delle macchine eoliche non è un settore nel quale

l’obsolescenza è particolarmente rilevante. Attualmente sono commercializzate turbine nuove

derivanti da progetti ormai “maturi” che hanno visto il loro primo prototipo oltre 30 anni fa. La

miglior efficienza delle nuove macchine eoliche non è il frutto di un “salto tecnologico”, ma

l’effetto di un graduale affinamento del progetto iniziale, ottenuto principalmente con l’impiego

di nuovi materiali. L’aggiornamento tecnologico di una macchina eolica è, generalmente,

conveniente e ciò rende l’obsolescenza un aspetto non particolarmente rilevante.

Incertezza sulla valorizzazione: nessuna incertezza all’interno del periodo di validità di un

incentivo feed-in tariff (20 anni)*, alto in altri regimi di valorizzazione.

*Il sistema tariffario omnicomprensivo (feed-in tariff) è stato mantenuto sia dal Decreto Legislativo marzo 2011 che dal

successivo Decreto Ministeriale aprile 2012: la durata del sistema incentivante passa dagli attuali 15 anni a 20 anni per gli

impianti che entreranno in funzione dopo il 31/12/2012.

Orizzonte economico


L’orizzonte economico rappresenta l’arco di tempo entro il quale si pensa manifestarsi la

convenienza dell’investimento e l’impresa ritiene di poter formulare previsioni sufficientemente

attendibili.

Sulla determinazione dell’orizzonte economico di un investimento nel settore eolico ha

un’influenza rilevante l’incertezza sulla valorizzazione dell’energia prodotta. In definitiva è

corretto assumere come orizzonte economico 20 anni: in questo modo i risultati dell’analisi

dell’investimento non risentono dell’incertezza sulla valorizzazione dell’energia prodotta. Si

tiene conto dell’eventuale obsolescenza della macchina introducendo, oltre ai normali costi

operativi per la manutenzione ordinaria, un costo “una tantum” di reintegro di un componente

d’impianto (manutenzione straordinaria) da effettuarsi dopo il decimo anno di esercizio.

L’orizzonte economico di 20 anni è coerente con la vita utile di una

moderna turbina eolica (20 anni installazioni onshore, 25 anni

installazioni offshore).

Analisi dell’investimento

AIPE può essere utilizzato in modalità “verifica” o in modalità “analisi”.

La modalità “verifica” serve per ottenere un giudizio di convenienza su una determinata

configurazione d’impianto (nota).

La modalità “analisi” serve per scegliere, sulla base di un giudizio di convenienza, una

determinata configurazione d’impianto (incognita). I vincoli alla configurazione d’impianto

servono a selezionare, nell’ambito degli aerogeneratori disponibili in libreria, quelli più adatti al

sito d’installazione.

AIPE sviluppa il piano economico-finanziario per ciascun aerogeneratore selezionato,

attingendo alla libreria per i parametri tecnici necessari al calcolo della produzione netta

annua di energia (NAEP) e per i costi d’investimento e O&M.


AIPE fornisce un report dettagliato dei principali risultati ottenuti per ciascun

aerogeneratore ed un report grafico che guida l’utente nella scelta della

configurazione d’impianto.

Il giudizio di convenienza

Il criterio per costruire il giudizio di convenienza è basato sul VAN (Valore Attuale dei flussi di

cassa al Netto dell’investimento iniziale):

VAN = −I0 +

t=0

nFCN t1 + r t

• se il VAN è positivo, il progetto d’investimento è accettabile: in questo caso il progetto è in

grado di produrre flussi di cassa sufficienti a recuperare l’investimento iniziale (I0) e

garantire la remunerazione richiesta dagli investitori, espressa dal tasso di sconto “r”,

rendendo disponibili nuove risorse per altri eventuali impieghi futuri (il progetto “crea”

valore).

• Se il VAN è negativo, il progetto d’investimento deve essere scartato: l’investimento non è

finanziariamente sostenibile (il progetto “distrugge” valore).


Il costo del capitale di rischio


Il tasso di sconto (r) è posto uguale al costo del capitale di rischio, stimato sulla base del

CAPM (Capital Asset Pricing Model), il quale esprime il rendimento atteso di un investimento

in funzione del rischio sistematico di questo investimento. In particolare, secondo questo

modello:

r = rf + β ∙ (rm − rf)

• rf: il rendimento che avrebbe un investimento in condizioni di assoluta certezza.

• (rm-rf): il differenziale di rendimento tra il mercato azionario e gli investimenti privi di

rischio.

• β: il coefficiente che lega nel tempo l’andamento di un singolo investimento azionario

all’andamento generale del mercato nel quale quell’investimento è trattato.

Il costo del capitale di rischio


Sensibilità del risultato ottenuto: le analisi di AIPE

VANbase @ 20 anni

( =100 % i = 3%)

299.133 €

VAN

↓

ΔVAN Vs. Δ

( = 100 % 90%)

-191.942 € 107.191 €

ΔVAN Vs. Δi

(i = 3% 5%)

-83.294 € 215.839 €

ΔVAN Vs. ΔVmedia annua

(ΔVmedia annua = - 6%)

-105.574 € 193.559 €

VAN @ 20 anni

( = 90 % i = 3% ΔVmedia annua = - 6%)

20.236 €

VAN @ 20 anni

( = 90 % i = 5% ΔVmedia annua = - 6%)

-86.953 €


Rischio

rendimento

Rischio

ventosità

Rischio

produzione

Conclusioni

La configurazione d’impianto selezionata, costituita da un generatore Grand Mistral (200 kW

di potenza nominale, diametro palare 32 m, altezza torre di sostegno strallata 55 m) prodotto

dalla ditta Vergnet, è in grado di produrre 410 MWh/anno (produzione annua di energia, AEP)

con un coefficiente di capacità del 23,4%, corrispondente ad un numero di ore equivalenti pari

a 2052 (rendimento atteso dell’aerogeneratore 100%, disponibilità attesa dell’aerogeneratore

90%).

Il progetto d’investimento, valutato su un orizzonte temporale di 20 anni, crea valore in misura

di 299.133 €, un risultato ottenuto considerando una remunerazione del capitale investito pari

al 3,04%. Il progetto d’investimento è sufficientemente “robusto”, dal punto di vista finanziario,

per assorbire la variabilità ipotizzata in tutti i parametri tecnici e finanziari.

Il giudizio complessivo sul progetto d’investimento è positivo:

il progetto deve essere accettato.


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