Pagina 29 - Energia & Ambiente n.10

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n.10 maggio 2013
delle città, a loro volta luoghi più
ventilati dei grandi centri cittadini.
L’intensità del vento è anche
funzione dell’altezza dal suolo: più
ci si alza maggiore è la velocità
del vento. La potenza teorica
estraibile dal vento nella realtà è
ridotta da due fattori:
Coefficiente Cp - Esprime il fatto
che, a livello teorico, non più del
59,3%dell’energia contenuta
in una massa d’aria può essere
estratta da una turbina eolica.
Rendimento globale μ - Le
macchine hanno dei limiti
fisici; sono caratterizzate da
rendimenti meccanici ed elettrici
(variabili in base alle velocità
di funzionamento e di valore
massimo in corrispondenza della
potenza nominale progettata)
che tengono conto delle inevitabili
perdite aerodinamiche (Figura 1).
Tecnologia e componentistica
Le macchine eoliche vengono
progettate sulla base di tre valori
di velocità. Le turbine vengono:
- avviate con vento variabile da 2
a 4 m/s (velocità di cut-in);
- dotate di un dispositivo di
controllo della potenza quando
il vento raggiunge velocità
dell’ordine di 10-14 m/s (velocità
di taglio o nominale).
- messe fuori servizio quando la
velocità del vento raggiunge valori
intorno a i 20-25 m/s (velocità di
cut-off).
Una turbina eolica è composta
come descritto di seguito. Le pale
della macchina (comunemente in
numero da uno a tre) sono fissate
su di un mozzo e, nell’insieme,
costituiscono il rotore. Il mozzo,
a sua volta, poi collegato ad un
primo albero (albero lento) che
ruota alla stessa velocità angolare
del rotore e, dopo il collegamento
ad un moltiplicatore di giri, si
diparte un albero veloce che ruota
invece con velocità angolare data
dal prodotto di quella del primo
albero per il moltiplicatore di giri.
Sull’albero veloce viene poi
posizionato un freno, a valle
del quale si trova il generatore
elettrico, da cui si dipartono i
cavi elettrici di potenza. Tutti
questi elementi sono ubicati in
una cabina detta navicella o
gondola la quale a sua volta viene
posizionata su di un supporto-
cuscinetto, orientabile in base alla
direzione del vento.La navicella è
poi completata da un sistema di
controllo di potenza e da uno di
controllo dell’imbardata. Il primo
ha il duplice scopo di regolare la
potenza in funzione della velocità
del vento istantanea, così da
far funzionare la turbina il più
possibile vicino alla sua potenza
nominale e di interrompere il
funzionamento della macchina
in caso di vento eccessivo. Il
secondo invece consiste in un
controllo continuo del parallelismo
tra l’asse della macchina e la
direzione del vento.
L’intera navicella è posizionata
su di una torre che può essere
a traliccio o tubolare conica,
ancorata al terreno tramite
un’opportuna fondazione in
calcestruzzo armato (Figura 2).
Le turbine eoliche possono
essere classificate in base
all’asse di rotazione in:
- ad asse orizzontale (Hawt);
- ad asse verticale (Vawt), che
a loro volta si dividono in rotori
Darrieus e rotori Savonius.
Le caratteristiche operative
e prestazionali sono molto
differenti in base alla tipologia
impiegata. Nel settore micro
e mini eolico sono coesistenti
le due tecnologie, si osserva
tuttavia una diffusione dei sistemi
verticali in virtù del minore
impatto paesaggistico e per la
loro adattabilità a flussi molto
turbolenti.
La macchina Darrieus è
caratterizzata da grande
semplicità di costruzione e da
alto rendimento che si attesta
intorno a 0,4. Il regime di
rotazione è molto elevato. Invece,
la coppia di spunto è molto
bassa e non permette a questa
tipologia di macchine di avviarsi
spontaneamente, per questo è
necessario un motore ausiliario
che porti l’asse ad una velocità
minima d’attacco.
La macchina Savonius è
anch’essa molto semplice dal
punto di vista costruttivo e di
funzionamento ed ha il vantaggio
di essere molto robusta e di avere
una forte coppia di spunto, cosa
che ne consente l’avviamento
anche con venti debolissimi.
Di contro ha applicazioni solo
con potenze ridotte poiché lavora
bene con venti deboli, mentre il
suo rendimento crolla con venti
forti ed anzi risulta vulnerabile,
poiché le sue dimensioni non
consentono di superare certi limiti.
Il rendimento globale massimo
pari allo 0,2.
Valutazione della producibilità
Chi intende realizzare un impianto
eolico deve valutare
e verificare la sostenibilità
dell’investimento sin dalla sua
complessità dell’impianto da
realizzare (dagli impianti di pochi
Voci di spesa Peso percentuale sul totale (%)
Aerogeneratore (EXW) 65
Fondazioni, accessi, protezioni 15
Trasporti, noleggio gru e muletto 5
Impianto elettrico, connessione alla rete, collaudi 10
Ingegneria/studi/analisi/perizie 5
Tabella 1 – Costi medi di un impianto micro e mini eolico [fonte: F. Andreolli (2011)]
Fonte/Tecnologia Modalità operative di installazione Potenza (kW) Procedura prevista
Eolico
Singoli generatori eolici installati su tetti di edifici esistenti
con altezza complessiva non superiore a 1,5 metri e
diametro non superiore a un metro. L’impianto non deve
ricadere nel campo di applicazione del Codice dei Beni
Culturali e del Paesaggio (Dlgs 42/04 e smi)
Qualsiasi Comunicazione
Torri anemometriche per la misurazione temporanea (fino a
36 mesi) de vento realizzate con strutture amovibili, in aree
non soggette a vincolo
Qualsiasi Comunicazione
Impianti al di sotto della soglia ex tab. A Dlgs 387/03 non
ricadenti nel primo caso 0-60 PAS
Torri anemometriche destinata ad una misurazione del vento
oltre 36 mesi Qualsiasi PAS
Impianti al di sopra della soglia ex tab. A Dlgs 387/03 >60 Autorizzazione unica
Tabella 3 -Tariffa Onnicomprensiva (TO)
in funzione della potenza
Tabella 2 - Procedure autorizzative per gli impianti eolici in funzione della potenza (fonte: GSE)
Potenza Tariffa incentivante base €/MWh
1<P£20 291
20<P£200 268