Foto: Nordex AG
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Corso analisi di progetti con energie puliteCorso analisi di progetti con energie pulite
Analisi progetti di energia Analisi progetti di energia eolicaeolica
Turbina eolica per produzione di energia elettrica alla rete
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ObiettiviObiettivi
• Rivedere i principi dei sistemi Rivedere i principi dei sistemi ad energia eolica ad energia eolica
• Illustrare le considerazioni chiave Illustrare le considerazioni chiave per l’analisi di progetti eolici per l’analisi di progetti eolici
• Presentare il modello RETScreenPresentare il modello RETScreen®® per l’analisi per l’analisi di progetti eolicidi progetti eolici
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• Elettricità perElettricità per Reti elettriche centralizzate
Reti elettriche isolate
Forniture isolate di energia
Energia per pompaggio acqua
…ma anche…
Supporto per reti deboli
Rischio ridotto per fluttuazione costi energia elettrica
Ridotte perdite per trasmissione e distribuzione
Cosa forniscono i sistemi Cosa forniscono i sistemi eolici?eolici?
Foto: Warren Gretz/ NREL Pix
Impianto eolico di San Gorgino, Palm Springs, California, USA
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Descrizione tubina eolicaDescrizione tubina eolica
• ComponentiComponenti
Rotore Trasmissione Torre Fondazione Controlli Generatore
• TipiTipi Ad asse orizzontale
Più comune Controlli e
progetto rotore in base al vento
Ad asse verticale Meno comune
Area spazzatarotore
Diametrorotore
Disegno di una turbina eolica ad asse orizzontale
Fondazione
(vista laterale)
Connessioni elettriche interrate
(vista frontale)
Altezza
Torre
Gondola conTrasmissione egeneratore
Pala rotore
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Utilizzazione dell’energia Utilizzazione dell’energia eolicaeolica
• Senza reteSenza rete Piccole turbine (da 50 W a 10 kW)
Caricamento batterie
Pompaggio acqua
• Rete isolataRete isolata Tipicamente turbine da 10 a 200 kW
Riduzione costi di produzione energia in aree isolate: anche impianti ibridi con generatore a gasolio
Alta o bassa penetrazione
• Rete centraleRete centrale Tipicamente turbine da 200 kW a 2
MW
Campi eolici con più turbine Foto: Charles Newcomber/ NREL Pix
Senza rete, turbina da 10 kW, Messico
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Elementi di un progetto eolicoElementi di un progetto eolico
• Studio del vento Studio del vento disponibiledisponibile
• Analisi di impatto Analisi di impatto ambientaleambientale
• ApprovazioniApprovazioni
• ProgettazioneProgettazione
• CostruzioneCostruzione Strade
Rete di trasmissione
SottostazioniFoto: Warren Gretz/NREL Pix
Foto: GPCo Inc.
Installazione di palo meteo da 40m, Quebec, Canada
Sottostazione, California, USA
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• Elevate velocità medie del ventoElevate velocità medie del vento Minima velocità media annua di 4 m/s La gente tende a sovrastimare il vento La velocità del vento tende ad aumentare con
l’altezza
• Buona disponibilitàBuona disponibilità Aree costiere Creste di lunghi pendii Passi Grandi distese Vallate con canalizzazione
di venti
• Tipicamente più ventosoTipicamente più ventoso L’inverno rispetto all’estate Il giorno rispetto alla notte
Disponibilità del ventoDisponibilità del vento
1 MW Turbine Power Curve
0
200
400
600
800
1,000
1,200
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Wind speed (m/s)
Po
wer
(kW
)
Curva turbina eolica da 1 MW
Velocità del vento (m/s)
Po
ten
za (
kW)
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Costi dei sistemi eoliciCosti dei sistemi eolici
• Campi eoliciCampi eolici Costo di $1.500/kW installato
Gestione e manutenzione: $0,01/kWh
Prezzo vendita: da $0,04 a $0,10/kWh
• Turbine singole Turbine singole e reti isolatee reti isolate Costi più elevati (più specifici
al progetto)
Gli studi di fattibilità, lo sviluppoe l’ingegneria rappresentano un’alta percentuale del costo totale
• Prevista la sostituzione di un componente principale che Prevista la sostituzione di un componente principale che ha un valore tra il 20 ed il 25% del costo totale inzialeha un valore tra il 20 ed il 25% del costo totale inziale Pale rotore o trasmissione
0% 20% 40% 60% 80%
Balance of plant
Turbines
Engineering
Development
Feasibility Study
Portion of Installed Costs
Studio fattibilità
Sviluppo
Ingegneria
Turbine eoliche
Bilancio impianto
Percentuale del costo d’installazione
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Considerazioni progetti eoliciConsiderazioni progetti eolici
• Vincoli e criteriVincoli e criteri Impatto ambientale Accettazione da parte della comunità Possibilità di connessione alla rete e
di trasmissione dell’energia
• Finanziamento, tassi Finanziamento, tassi d’interesse, d’interesse, cambi valutecambi valute
• Una buona disponibilità del vento riduce drasticamente i Una buona disponibilità del vento riduce drasticamente i costi di produzione di energiacosti di produzione di energia Una buona analisi di disponibilità del vento è un ottimo investimento
per la fattibilità del progetto
• Fonti addizionali di redditoFonti addizionali di reddito Crediti per la produzione di energia da parte del Governo/Società elettriche
o certificati verdi Vendita di titoli per la riduzione
di emissioni inquinanti
Turbina del campo eolico Le Nordais, Quebec, Canada
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Esempi: Europa e Stati UnitiEsempi: Europa e Stati Uniti
Sistemi eolici per reti Sistemi eolici per reti centralizzatecentralizzate
• Nessun problema per produzione Nessun problema per produzione intermittente: 17% dell’elettricità danese intermittente: 17% dell’elettricità danese è prodotta da fonti eoliche senza alcuna è prodotta da fonti eoliche senza alcuna integrazione di produzioneintegrazione di produzione
• Progetti rapidi (da 2 a 4 anni) che posso Progetti rapidi (da 2 a 4 anni) che posso essere estesi per soddisfare la domandaessere estesi per soddisfare la domanda
Foto: Warren Gretz/ NREL PixCampo eolico a Palm Springs, California, USA
• La terra può essere utilizzata per La terra può essere utilizzata per altri scopi come ad esempio altri scopi come ad esempio l’agricoltural’agricoltura
• Persone fisiche, aziende e Persone fisiche, aziende e cooperative spesso posseggono cooperative spesso posseggono e gestiscono turbine singolee gestiscono turbine singole
Foto: Danmarks Tekniske Universitet
Impianto eolico costiero, Danimarca
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Esempi: India e CanadaEsempi: India e Canada
Sistemi eolici per reti isolateSistemi eolici per reti isolate
• La produzione di energia elettrica è costosa dato La produzione di energia elettrica è costosa dato l’elevato costo di trasporto del gasolio ai siti remotil’elevato costo di trasporto del gasolio ai siti remoti
Le turbine eoliche consentono di ridurre il costo di gasolio
• Affidabilità e manutenzione sono fattori importantiAffidabilità e manutenzione sono fattori importanti
Foto: Paul Pynn/ Atlantic Orient Canada Foto: Phil Owens/ Nunavut Power Corp.
Turbina da 50 kW, Nunavut, Canada
Installazione di una turbina da 50 kW, Bengala Occidentale, India
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Esempi: Stati Uniti, Brasile e CileEsempi: Stati Uniti, Brasile e Cile
Sistemi eolici senza reteSistemi eolici senza rete
• Elettricità per piccoli carichi in aree ventose senza reteElettricità per piccoli carichi in aree ventose senza rete
• Sistemi isolati con batterie forniscono energia in periosi senza ventoSistemi isolati con batterie forniscono energia in periosi senza vento
• Pompaggio acqua: accumulo con serbatoio acquaPompaggio acqua: accumulo con serbatoio acqua
• Gli impianti eolici possono essere utilizzati in sistemi ibridi in Gli impianti eolici possono essere utilizzati in sistemi ibridi in combinazione con gruppi elettrogeni alimentati da combustibili fossili combinazione con gruppi elettrogeni alimentati da combustibili fossili e/o campi fotovoltaicie/o campi fotovoltaici
Foto: Arturo Kunstmann/ NREL PixFoto: Roger Taylor/ NREL PixFoto: Southwest Windpower/ NREL Pix
Energia per ripetitori, Arizona, USA
Energia per villaggio isolato, Brasile Sistema eolico ibrido, Cile
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Modello RETScreenModello RETScreen®® per per progetti eoliciprogetti eolici
• Analisi globale di produzione energetica, costi gestionali Analisi globale di produzione energetica, costi gestionali e riduzione emissioni gas serrae riduzione emissioni gas serra
Reti centralizzate, isolate o senza Turbine singole o campi eolici Rayleigh, Weibull, o distribuzione
del vento definita dall’utente
• Solo 12 dati mensili del Solo 12 dati mensili del RETScreen RETScreen®® contro gli contro gli 8.760 dei modelli che 8.760 dei modelli che utilizzano utilizzano
simulazione oraria simulazione oraria
• Attualmente non comprende:Attualmente non comprende: Sistemi stand-alone con accumulo
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RETScreenRETScreen®®
Calcolo energia eolicaCalcolo energia eolica
Vedi manuale elettronico
Analisi progetti con energie pulite: RETScreen® Ingegneria e Casi
Analisi progetti di energia eolica
Calcola energia non
regolata
Calcola produzione
lorda di energia
Calcola energia
rinnovabile raccolta
Calcola energia
rinnovabile fornita
Calcola altre quantità
ausiliarie
Calcola curva energia
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Esempio di convalida del modello Esempio di convalida del modello RETScreenRETScreen®® per progetti eolici per progetti eolici
• RETScreenRETScreen®® comparato con la simulazione oraria di comparato con la simulazione oraria di
HOMERHOMER 10 turbine da 50 kW cad. installate a Kotzebue, Alaska
La stima di produzione di energia elettrica annuale di RETScreen si discosta solo dell’ 1,1% rispetto al risultato di HOMER
• Risultati di RETScreenRisultati di RETScreen®® confrontati ai dati misurati: confrontati ai dati misurati:
-10%-10%1.1701.1701.0571.0571999-20001999-2000
-8%-8% 271271 25025019981998(3 turbine)(3 turbine)
DifferenzaDifferenzaEnergiaEnergia
misuratamisurata
(MWh)(MWh)
EnergiaEnergia
RETScreen RETScreen (MWh)(MWh)
PeriodoPeriodo
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ConclusioniConclusioni
• Le turbine eoliche forniscono energia alla rete e Le turbine eoliche forniscono energia alla rete e senza rete in tutto il mondosenza rete in tutto il mondo
• Una buona analisi di disponibilità dei venti è un Una buona analisi di disponibilità dei venti è un fattore importante per la fattibilità del progettofattore importante per la fattibilità del progetto
• La disponibilità di crediti per la produzione di La disponibilità di crediti per la produzione di energia eolica o di certificati verdi è importante energia eolica o di certificati verdi è importante per i progetti collegati alla reteper i progetti collegati alla rete
• RETScreenRETScreen®® calcola la produzione di energia calcola la produzione di energia usando dati annuali con un’accuratezza usando dati annuali con un’accuratezza comparatibile alle simulazioni su base orariacomparatibile alle simulazioni su base oraria
• RETScreenRETScreen®® aiuta a ridurre i costi per gli studi di aiuta a ridurre i costi per gli studi di fattibilitàfattibilità
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Domande?Domande?
Modulo per l’analisi di progetti con energia eolicaCorso internazionale RETScreen® per l’analisi di progetti con energie
pulite
www.retscreen.netwww.retscreen.netPer maggiori informazioni visitate il sito RETScreen:
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