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Pianeta Paradiso > EOLICO: L'ENERGIA DEL VENTO > ENERGIA EOLICA


Inviato da: MatteoAdmin il Giovedì, 12-Mar-2009, 22:05
L’ENERGIA EOLICA
il calore del vento


Turbina Eolica Alstom ecotecnia E100, potenza da 3 MW, alta 140 metri e diametro pale da 100 metri
L’uomo ha impiegato la forza del vento, sin dall’antichità, per navigare e per muovere le pale dei mulini utilizzati per macinare i cereali, per spremere olive o per pompare l’acqua.
Solo da pochi decenni l’energia eolica viene impiegata per produrre elettricità.

I moderni mulini a vento sono chiamati aerogeneratori.
Il principio di funzionamento degli aerogeneratori è lo stesso dei mulini a vento: il vento che spinge le pale. Ma nel caso degli aerogeneratori il movimento di rotazione delle pale viene trasmesso ad un generatore che produce elettricità
Nella foto un particolare di un modernissimo "aerogeneratore" o "turbina eolica" fa parte di una serie prodotta dalla Alstom Ecotecnia turbine eoliche
La turbina eolica Eco 74 deve il suo nome ai suoi 74 m di diametro del rotore. La sua potenza nominale è 1,67 MW ed è adatto per i siti con velocità media del vento.
La turbina eolica Eco 80 ha 1,67 MW di potenza nominale e 80m di diametro del rotore. È adatta per i siti a bassa velocità del vento.
La turbina eolica Eco 80 2,0 deve il suo nome ai suoi 80 m di diametro del rotore e alla sua potenza nominale di ben 2,0 MW. È adatta per i siti con velocità media del vento.
L'ultima turbina eolica nata è quella in foto ECO 100 diametro delle pale di 100 metri, altezza della torre 90 metri, altezza complessiva 140 metri, potenza 3 MW, la destinazione principale di questa turbina e l'impiego in WindFarm Offshore, cioè Parchi Eolici Marini.


Inviato da: MatteoAdmin il Giovedì, 12-Mar-2009, 22:31





GLI AEROGENERATORI
Esistono aerogeneratori diversi per forma e dimensione. Possono, infatti, avere una, due o tre pale di varie lunghezze: quelli con pale lunghe 50 centimetri vengono utilizzati come caricabatterie, quelli con pale lunghe circa 30 metri, sono in grado di erogare una potenza di 1.500 kW, riuscendo a soddisfare il fabbisogno elettrico giornaliero di circa 1.000 famiglie.
Il tipo più diffuso è l’aerogeneratore di taglia media, alto oltre 50 metri, con due o tre pale lunghe circa 20 metri. Questo tipo di aerogeneratore è in grado di erogare una potenza di 500-600 kW e soddisfa il fabbisogno elettrico giornaliero di circa 500 famiglie

DOVE INSTALLARE UN IMPIANTO EOLICO Per produrre energia elettrica in quantità sufficiente è necessario che il luogo dove si installa l’aerogeneratore sia molto ventoso. Per determinare l’energia eolica potenzialmente sfruttabile in una data zona bisogna conoscere la conformazione del terreno e l’andamento nel tempo della direzione e della velocità del vento.

LA CONFORMAZIONE DEL TERRENO
La conformazione di un terreno influenza la velocità del vento. Infatti, il suo valore dipende, oltre che dai parametri atmosferici, anche dalla conformazione del terreno.
Più un terreno è rugoso, cioè presenta variazioni brusche di pendenza, boschi, edifici e montagne, più il vento incontrerà ostacoli che ridurranno la sua velocità.
Le classi di rugosità Per definire la conformazione di un terreno sono state individuate quattro classi di rugosità:
Classe di rugosità 0: suolo piatto come il mare, la spiaggia e le distese nevose. Classe di rugosità 1: suolo aperto come terreni non coltivati con vegetazione bassa e aeroporti.
Classe di rugosità 2: aree agricole con rari edifici e pochi alberi.
Classe di rugosità 3: suolo rugoso in cui vi sono molte variazioni di pendenza del terreno, boschi e paesi.
In generale la posizione ideale di un aerogeneratore è in un terreno appartenente ad una bassa classe di rugosità e che presenta una pendenza compresa tra i 6 e i 16 gradi.
Il vento deve superare la velocità di almeno 5,5 metri al secondo e deve soffiare in modo costante per gran parte dell’anno. Mentre i migliori siti eolici offshore sono quelli con venti che superano la velocità di 7-8 metri al secondo, che hanno bassi fondali (da 5 a 40 metri) e che sono situati ad oltre 3 chilometri dalla costa.

COME SI MISURA IL VENTO
Tutti abbiamo potuto sperimentare che il vento non è costante, cambia di forza e di direzione. Per classificare il vento in base alla sua direzione si usa definirlo col luogo da cui proviene. A volte si prende spunto dalla provenienza geografica - Greco, Libeccio se viene dalla Libia, Scirocco se viene dalla Siria -, altre, come nella “Rosa dei venti”, viene indicato con i punti cardinali - vento di Nord-Est, vento di Sud-Ovest - La forza del vento può essere indicata o con la misura della sua velocità, e cioè in nodi, che corrispondono alle miglia orarie (1 nodo = 1 miglio orario = 1,85 chilometri orari).


Componenti dell'Aeregeneratore:
Il rotore
Il rotore è costituito da un mozzo su cui sono fissate le pale . Le pale più utilizzate sono realizzate in fibra di vetro.
I rotori a due pale sono meno costosi e girano a velocità più elevate. Sono però più rumorosi e vibrano di più di quelli a tre pale. Tra i due la resa energetica è quasi equivalente.
Sono stati realizzati anche rotori con una sola pala, equilibrata da un contrappeso.
A parità di condizioni, questi rotori sono ancor più veloci dei bipala, ma hanno rese energetiche leggermente inferiori.
Ci sono anche rotori con numerose pale, di solito 24, che vengono impiegati per l’azionamento diretto di macchine, come le pompe.
Sono stati messi a punto dei rotori con pale “mobili”.
Variando l’inclinazione delle pale al variare della velocità del vento è possibile mantenere costante la quantità di elettricità prodotta dall’aerogeneratore.

Il sistema frenante
È costituito da due sistemi indipendenti di arresto delle pale: un sistema di frenaggio aerodinamico e uno meccanico.
Il primo viene utilizzato per controllare la potenza dell’aerogeneratore, come freno di emergenza in caso si sovravelocità del vento e per arrestare il rotore.
Il secondo viene utilizzato per completare l’arresto del rotore e come freno di stazionamento.

La torre e le fondamenta
La torre sostiene la navicella e il rotore, può essere a forma tubolare o a traliccio. In genere è costruita in legno, in cemento armato, in acciaio o con fibre sintetiche.
La struttura dell’aerogeneratore per poter resistere alle oscillazioni ed alle vibrazioni causate dalla pressione del vento deve essere ancorata al terreno mediante fondamenta.
Le fondamenta molto spesso sono completamente interrate e costruite con cemento armato.

Il moltiplicatore di giri
Il moltiplicatore di giri serve per trasformare la rotazione lenta delle pale in una rotazione più veloce in grado di far funzionare il generatore di elettricità.

Il generatore
Il generatore trasforma l’energia meccanica in energia elettrica. La potenza del generatore viene indicata in chilowatt (kW).

Il sistema di controllo
Il funzionamento di un aerogeneratore è gestito da un sistema di controllo che svolge due diverse funzioni.
Gestisce, automaticamente e non, l’aerogeneratore nelle diverse operazioni di lavoro e aziona il dispositivo di sicurezza che blocca il funzionamento dell’aerogeneratore in caso di malfunzionamento e di sovraccarico dovuto ad eccessiva velocità del vento.

La navicella e il sistema di imbardata
La navicella è una cabina in cui sono ubicati tutti i componenti di un aerogeneratore, ad eccezione, naturalmente, del rotore e del mozzo.
La navicella è posizionata sulla cima della torre e può girare di 180° sul proprio asse.
Per assicurare sempre il massimo rendimento dell’aerogeneratore è importante mantenere un allineamento più continuo possibile tra l’asse del rotore e la direzione del vento.
Negli aerogeneratori di media e grossa taglia, l’allineamento è garantito da un servomeccanismo, detto sistema di imbardata, mentre nei piccoli aerogeneratori è sufficiente l’impiego di una pinna direzionale.
Nel sistema di imbardata un sensore, la banderuola, indica lo scostamento dell’asse della direzione del vento e aziona un motore che riallinea la navicella.
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Inviato da: MatteoAdmin il Martedì, 17-Mar-2009, 14:59
LE WIND-FARM
Più aerogeneratori collegati insieme formano le wind-farm, “fattorie del vento”, che sono delle vere e proprie centrali elettriche.
Nelle wind-farm la distanza tra gli aerogeneratori non è casuale, ma viene calcolata per evitare interferenze reciproche che potrebbero causare cadute di produzione.
Di regola gli aerogeneratori vengono situati ad una distanza di almeno cinque-dieci volte il diametro delle pale.
Nel caso di un aerogeneratore medio, con pale lunghe circa 20 metri, questo significa istallarne uno ogni 200 metri circa.
user posted image Una fattoria del vento, ad esempio, costituita da 30 aerogeneratori da 300 kW l’uno in una zona con venti dalla velocità media di 25 chilometri orari, può produrre 20 milioni di kWh all’anno. Vale a dire quanto basterebbe a soddisfare le esigenze di circa 7.000 famiglie.
Per raggiungere lo stesso risultato con una centrale a carbone si libererebbero nell’aria ben 22 mila tonnellate di anidride carbonica, 125 tonnellate di anidride solforosa e 43 tonnellate di ossido di azoto.

Come si forma il vento
La terra cede all’atmosfera il calore ricevuto dal sole, ma non lo fa in modo uniforme. Nelle zone in cui viene ceduto meno calore la pressione dei gas atmosferici aumenta, mentre dove viene ceduto più calore, l’aria diventa calda e la pressione dei gas diminuisce. Si formano così aree di alta pressione e aree di bassa pressione, influenzate anche dalla rotazione della terra.
Quando diverse masse d’aria vengono a contatto, la zona dove la pressione è maggiore tende a trasferire aria dove la pressione è minore. Succede la stessa cosa quando lasciamo sgonfiare un palloncino. L’alta pressione all’interno del palloncino tende a trasferire l’aria verso l’esterno, dove la pressione è più bassa, dando luogo a un piccolo flusso.
Il vento è dunque lo spostamento d’aria, più o meno veloce, tra zone di diversa pressione.
E tanto più alta è la differenza di pressione, tanto più veloce sarà lo spostamento d’aria, tanto più forte sarà il vento
.


Il rendimento di un impianto Eolico è naturalmente proporzionale alla velocità del vento, e come scritto sopra una Wind-Farm da 9.000 KW con un vento medio di 25 km/h riesce a produrre circa 20.000.000 di Kwhe/annue, cioè si ha un rendimento media per KW installato pari a (20.000.000/9.000)= 2.222 Kwhe/annue ben più alto di quello di un Kwp di fotovoltaico che al centro Italia rende soltanto 1.300 Kwhe/a.

Dal rapporto tra potenza installata e kwhe prodotta, nelle vaire nazioni del mondo, si ricava che un impianto eolico della potenza di 1 KW produce mediamente circa 1.800 kwhe/annue.

Oltre al maggior rendimento ciò che, in condizioni favorevoli di vento, rende molto più appettibile gli impianti Eolici rispetto a grossi impianti Fotovoltaici sono almeno altri due elementi quindi:
a ) si ha produzione elettrica anche la notte;
b ) il costo per 1 Kw di potenza, risulta tra i 5.500 ed i 7.000 euro per il fotovoltaico, e soltanto tra i 1.500 e 2.000 euro per l'eolico a terra, un pò più costoso l'eolico offshore in mare aperto tra i 2.200 ed i 2.700 euro al Kw.

Inviato da: MatteoAdmin il Martedì, 17-Mar-2009, 19:57
GLI IMPIANTI OFFSHORE
Sono le wind-farm costruite in mare. Rappresentano un’utile soluzione per quei paesi densamente
popolati e con forte impegno del territorio che si trovano vicino al mare.


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La tecnologia degli aerogeneratori da utilizzare in siti offshore è in pieno sviluppo: a livello commerciale esistono macchine da 1 MW e ormai anche giganti da 3 MW.
Secondo alcune stime, gli impianti eolici nei mari europei protrebbero fornire oltre il 20% del fabbisogno elettrico dei paesi costieri.
Attualmente in Europa sono operative 5 centrali costruite in Olanda, Svezia e Danimarca con una potenza totale di 30 MW. In Italia non esiste ancora alcun impianto offshore, ma è stato calcolato un potenziale sfruttabile di 3.000 MW, pari a quello sulla terraferma, in grado di soddisfare il 4% degli attuali consumi di elettricità.





Inviato da: MatteoAdmin il Martedì, 17-Mar-2009, 20:05
LE WIND-FARM E L’AMBIENTE
L’energia eolica è una fonte rinnovabile e pulita. I possibili effetti indesiderati degli impianti hanno luogo solo su scala locale e sono: l’occupazione del territorio, l’impatto visivo, il rumore, gli effetti sulla flora e la fauna e le interferenze sulle telecomunicazioni.


OCCUPAZIONE DEL TERRITORIO
Gli aerogeneratori e le opere a supporto (cabine elettriche, strade) occupano solamente il 2-3% del territorio necessario per la costruzione di un impianto. È importante notare che nelle windfarm, a differenza delle centrali elettriche convenzionali, la parte del territorio non occupata dalle macchine può essere impiegata per l’agricoltura e la pastorizia.

IMPATTO VISIVO
Gli aerogeneratori per la loro configurazione sono visibili in ogni contesto ove vengono inseriti.
Ma una scelta accurata della forma e del colore dei componenti, per evitare che le parti metalliche riflettano i raggi solari, consente di armonizzare la presenza degli impianti eolici nel paesaggio.

RUMORE
Il rumore che emette un aerogeneratore viene causato dall’attrito delle pale con l’aria e dal moltiplicatore di giri. Questo rumore può essere smorzato migliorando l’inclinazione delle pale e la loro conformazione, e la struttura e l’isolamento acustico della navicella. Il rumore proveniente da un aerogeneratore deve essere inferiore ai 45 decibel in prossimità delle vicine abitazioni.
Tale valore corrisponde ad una conversazione a bassa voce.
I moderni aerogeneratori soddisfano questa richiesta a partire da distanze di 150/180 metri.

EFFETTI SU FLORA E FAUNA
I soli effetti riscontrati riguardano il possibile impatto degli uccelli con il rotore delle macchine.
Il numero di uccelli che muoiono è comunque inferiore a quello dovuto al traffico automobilistico, ai pali della luce o del telefono.
Questo aspetto è sempre stato un punto di contrasto con la LIPU, ultimamente seri studi portati avanti in Inghilterra hanno dimostrato che raramente gli uccelli vanno a sbattere contro le pale eoliche, nella quasi totalità dei casi riescono sempre ad evitarle.


INTERFERENZE SULLE TELECOMUNICAZIONI ED EFFETTI ELETTROMAGNETICI
Per evitare possibili interferenze sulle telecomunicazioni e la formazione di campi elettromagnetici basta stabilire e mantenere la distanza minima fra l’aerogeneratore e, ad esempio, stazioni terminali di ponti radio, apparati di assistenza alla navigazione aerea e televisori.

EMISSIONI EVITATE
L’utilizzo dell’energia eolica consente di evitare l’immissione nell’atmosfera delle sostanze inquinanti e dei gas serra prodotti dalle centrali convenzionali. Facciamo il conto delle emissioni evitate per kWh prodotto:
Una centrale elettrica convenzionale emette mediamente
1.000 g/kWh di CO2 (anidride carbonica)
1,4 g/kWh di SO2 (anidride solforosa)
1,9 g/kWh di NOX (ossidi di azoto)
Prendiamo ora in considerazione i 700 MW di impianti eolici, che dovranno essere realizzati
in Italia nei prossimi anni.
Nell’ipotesi che l’energia annua prodotta sia pari a 1,4 TWh, pari a poco più dello 0,5% del fabbisogno elettrico nazionale, le emissioni annue evitate sono del seguente ordine:
1,4 milioni di tonnellate di CO2
1.960 tonnellate di SO2
2.660 tonnellate di NOX

Inviato da: MatteoAdmin il Mercoledì, 18-Mar-2009, 06:05
FACCIAMO I CONTI ALL'AEROGENERATORE "ECO 100" DI ECOTECNIA

Come abbiamo visto nel primo post si tratta un vero gigante, alto 140 metri con un apertura delle pale di 100 metri, ed ha 3 MW di potenza, cioè 3.000 KW.

L'acquisto ed installazione di uno di questi giganti viene a costare circa 1.800 euro al KW quindi complessivamente si ha un costo di: (1.800 x 3.000) = 5.400.000 euro

La produzione di energia elettrica è pari a circa 1.800 MWhe/annue per ogni MW di potenza, quindi : (1.800 x 3) = 5.400 MWhe/a cioè 5.400.000 Kwhe all'anno.

Il prezzo di vendita dell'energia prodotta viene sostenuto attraverso i Certificati Verdi(*), diciamo che complessivamente dovrebbe riuscire ad ottenere una cifra che si aggira sui 25-30 cent. di euro per Kwhe.

Quindi ipotizziamo 0,27 euro a Kwhe, si ha un ricavo annuo pari a :
(0,27 x 5.400.000) = 1.458.000 euro all'anno

Praticamente in circa 4 anni si recuperano i soldi dell'investimento.
E poi si ha un ricavo di circa un milione e mezzo di euro all'anno, per almeno altri 16 anni.
Anche se è assai probabile che, oltre i 20 anni garantiti, abbia almeno altri 10 anni di vita.
Quindi in 30 anni di vita questo aerogeneratore genera circa (30 x 1.458.000) = 43.740.000 euro che al netto dei 5.400.000 d'investimento diventano 38.340.000 euro, la manutenzione di queste di queste macchine è assai economica ipotizziamo un 20% cioè 7.668.000 avanzerà un guadagno lordo(tasse incluse) pari a (38.340.000 - 7.668.000) = 30.672.000 euro

Se a tale guadagno lordo applichiamo una tassa del 35%, quella che pagano le società, otteniamo che si avrà un utile netto di 19.936.800 euro all'anno, ossia 664.560 euro annuali per 26 anni, che non mi sembra male come rendita se pensiamo che l'investimento lo recuperiamo subito entro 4 anni, cioè in parole povere si ha una rendita netta del 12,3 % per (30-4)= 26 anni soltanto per prestare il capitale per 4 anni, praticamente non esiste investimento in Titoli del Tesoro o Obbligazioni, possano nemmeno ipotizzare un simile trattamento.

Relativamente al servizio energetico, un unico aerogeneratore riesce e distribuire energia elettrica per circa (5.400.000 / 3.500) = 1.542 famiglie cioè un paesotto di oltre 3.000 abitanti ipotizzando di servire oltre il settore domestico anche il settore terziario.

(*) A proposito di Certificati Verdi, CV cosa sono in sintesi:
Possiamo dire che i CV sono dei titoli(quasi dei titoli di stato) negoziabili nel mercato dell'energia.

per approfondire la conoscenza dei CV vedi: http://pianetaparadiso.forumgratis.org/index.php?&showtopic=593

Inviato da: MatteoAdmin il Domenica, 19-Apr-2009, 16:14
IL PIU' POTENTE AEROGENERATORE AL MONDO ENERCON E126 da 6 MW
127 metri apertura delle pale, 138 metri altezza torre, oltre 200 metri di altezza complessiva

Enercon E126 il potente Aerogeneratore al mondo




Inviato da: MatteoAdmin il Domenica, 19-Apr-2009, 16:36
Enercon E126 il più potente Aerogeneratore al mondo particolare
IL PIU' POTENTE AEROGENERATORE AL MONDO

ENERCON E126 da 6 MW

particolare durante il montaggio


Il primo prototipo è stato installato nel novembre del 2007, si stima che in condizioni ottimali potrebbe produrre 20 milioni di Kwh praticamente l'energia per il fabbisogno di circa 5.000 famiglie.

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