LO SVILUPPO DELL’EOLICO DI PICCOLA TAGLIA

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    14-Dec-2014

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LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA Lenergia eolica: una nuova sfida per lindustria italiana Sabato 17 Maggio 2014, Fiere delle Marche - PESARO Relatore: Prof. Ing. Renato Ricci - Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche - Universit Politecnica delle Marche

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<ul><li> 1. LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA Lenergia eolica: una nuova sfida per lindustria italiana Sabato 17 Maggio 2014, Fiere delle Marche - PESARO Prof. Ing. Renato Ricci Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche Universit Politecnica delle Marche 1 </li> <li> 2. La produzione di energia dal vento nella storia -1 Pag. 2 700 A.D.: Il Mulino a Vento Persiano Documenti certi mostrano che gi in epoca persiana vennero introdotti sistemi eolici per la macinatura del mais, il pompaggio dellacqua ed il raffreddamento delle case. Questo tipo di generatori era ad asse verticale e sostanzialmente basato sulla resistenza aerodinamica di vele rettangolari. Dai reperti pervenuti, possibile notare come non fosse possibile orientare il sistema eolico con la direzione del vento; il funzionamento era infatti garantito solo nelle situazioni in cui il vento giungeva in direzione allineata con lapertura della camera di contenimento della girante. Nel caso della macinatura, alla base della girante era collegata una macina in pietra. Questa tipologia di mulino fu largamente utilizzata nellAsia centrale ed orientale, sino alla Cina e allIndia. 1700 B.C.: Prima Testimonianza Storica Il primo reperto archeologico di mulino a vento stato identificato in Mesopotamia (Iran-Iraq). Da fonti storiche sembrerebbe che il re di Babilonia Hammurabi tento di utilizzare il vento per lirrigazione dei campi mediante generatori ad asse verticale, che avevano deflettori mobili. LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 3. La produzione di energia dal vento nella storia -2 Pag. 3 1270: Post Mill (Mulino a Palo). Le prime informazioni di mulini a vento in Europa risalgono al 1200. La configurazione dei Post Mill prevedeva lo sviluppo della struttura del mulino attorno ad un singolo albero centrale che consentiva la rotazione di tutto linsieme. Per garantire lallineamento alla direzione del vento il mugnaio si occupava di girare la struttura mediante una lunga asta di comando. Nella struttura, il moto rotatorio dellalbero orizzontale della girante veniva convertito da ingranaggi in legno per ottenere il moto rotatorio dellalbero verticale che trascinava le macine di pietra. 1219: Cina Una prima rappresentazione di generatore eolico utilizzato in Cina per il pompaggio di acqua e la macinatura del grano, risale a Yehlu Chhu-Tshai nel 1219. Analogamente ai mulini persiani, quelli cinesi erano ad asse verticale, ma in aggiunta avevano la possibilit di regolare la posizione delle vele in relazione alla direzione del vento. Successivamente si hanno notizie e rappresentazioni di mulini ad asse orizzontale usati per il pompaggio dellacqua. LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 4. La produzione di energia dal vento nella storia -3 Pag. 4 Tower Mill (Mulino a Torre) Alla fine del 14 secolo lo Smock Mill venne sostituito dal mulino a torre, che aveva la struttura principale in mattoni invece che in legno. Il vantaggio della struttura in mattoni era chiaramente legato alla maggiore solidit, che consentiva strutture pi imponenti, giranti pi grandi e la possibilit di suddividere linterno del mulino in pi piani destinati a vari usi. Erano quindi previsti il locale per la macinatura, quello per la rimozione della pula ed il magazzino. Alcuni di questi mulini sono in uso ancora oggi. 14 secolo: Smock Mill (Mulino a Grembiule) Successivo al Post Mill lo Smock Mill, che si diffuse principalmente in Olanda. Il corpo principale in legno era fisso rispetto al suolo ed accoglieva al suo interno i macchinari per la macinatura. La parte superiore del mulino, in cui si trovava la girante, era invece svincolata dal corpo principale per consentire lallineamento al vento. LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA Questa scelta progettuale consent di realizzare mulini pi larghi ed alti, con la conseguente possibilit di avere pale pi lunghe. </li> <li> 5. La produzione di energia dal vento nella storia -4 Pag. 5 1888: Produzione elettrica su larga scala - Charles Brush Il primo tentativo di produrre energia elettrica su una larga importante attribuito a Charles Brush nel 1887 in Ohio, USA. La turbina eolica era ad asse orizzontale, con un rotore di 17 metri di diametro, ed un hub a 18 metri di altezza. La solidit del rotore era molto elevata e la potenza nominale era di 12 kW. La produzione elettrica era destinata ad autoconsumo ed al caricamento di batterie. 1887: Generazione elettrica da turbina eolica; James Blyth. La prima turbina eolica utilizzata per la produzione di energia elettrica fu progettata a Glasgow dal Prof. James Blyth. Essa era un generatore eolico ad asse verticale avente un diametro di 17 metri. Le pale erano superfici concave funzionanti a resistenza. LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 6. La produzione di energia dal vento nella storia -5 Pag. 6 1931: La turbina Darrieus Nel 1931 lingegnere aeronautico francese Georges Jean Marie Darrieus costru e brevett la turbina eolica Darrieus. La turbina eolica di tipo ad asse verticale, utilizzata largamente anche oggi e si basa sullo sfruttamento della portanza alare. 1891: Primi accorgimenti aerodinamici - Poul La Cour Poul La Cour fu il primo a sviluppare i generatori eolici introducendo i primi principi di sviluppo aerodinamico. La Cour (Danese) fu uno dei pionieri della moderna aerodinamica e condusse molti dei suoi studi in una propria galleria del vento. La Cour si dedico al problema dellimmagazzinamento dellenergia elettrica, convertendo lelettricit prodotta dalla turbina in idrogeno mediante elettrolisi. Tra il 1891 ed il 1918 costru pi di 100 generatori eolici con taglie comprese fra 20 e 35 kW. 1920: La Teoria del Disco Attuatore di Betz LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 7. La produzione di energia dal vento nella storia -6 Pag. 7 1941: Prima Turbina Eolica Multi-Megawatt Nel 1941 Smith-Putman realizz la prima turbina eolica multimegawatt al mondo. La sua potenza nominale era di 1.25 MW, era ad asse orizzontale, aveva due pale centinate per un diametro di 54 m, unaltezza di 37 m e un rotore di tipo downwind. La turbina era connessa ad un generatore elettrico sincrono e langolo di pitch delle pale veniva variato per mantenere costante la velocit di rotazione. Per problemi meccanici ad una pala, la turbina lavor solamente 1100 ore; alla rottura infatti non venne riparata per la scarsit di materiali durante la seconda guerra mondiale. Ci vollero 40 anni per vedere una turbina eolica di potenza maggiore. LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 8. La produzione di energia dal vento nella storia -7 Pag. 8 1978: Inversione del senso di rotazione A partire dal 1978, per uniformare la percezione delle turbine eoliche, si inizio a produrre le turbine ad asse orizzontale con un moto orario anzich antiorario. 1980: Il primo parco eolico Il primo parco eolico risale al 1980, nel sud del New Hampshire (USA) ed era costituito da 20 macchine con potenza nominale di 30 kW Anni 90: Diffusione delle turbine multi megawatt A partire dai primi anni novanta la riduzione dei costi delle turbine multimegawatt rese pi competitive queste macchine che iniziarono a diffondersi in Olanda, Germania e Danimarca. 2008: Realizzazione della turbina su terra pi grande (7 MW) Nel 2008 la Enercon ha costruito la pi grande turbina eolica su terra: la E-126, con 7.5 Megawatt di potenza nominale, unaltezza dellhub di 135 m ed un rotore di 127 m. 2012: Realizzazione del prototipo offshore pi grande (7 MW) La Vestas realizza il primo prototipo della turbina offshore V164 da 7 MW. La turbina ha un diametro del rotore di 164 m, una velocit di avvio di 4 m/s, una velocit di rotazione nominale di 10.5 RPM ed un peso della pala di 35 tonnellate. Linizio della produzione previsto per il 2015 2011: Installazione della turbina offshore pi grande (5 MW) Il 22 marzo 2011 stata installata presso la Ormonde Offshore Wind Farm, nei mari irlandesi, la turbina Repower 5M da 5 Megawatt. Il rotore ha un diametro di 126 m, un hub a 100 m e una velocit di rotazione fra 7.7 e 12.1 RPM. 2014: Realizzazione del prototipo onshore pi grande (8 MW) Vestas ha annunciato il funzionamento del prototipo V164-8.0-MW on-shore presso il sito di prova danese Danish National Test Center for Large Wind Turbines ad sterild. La turbina dotata di una torre di sostegno da 140 m di altezza. LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 9. Potenzialit eoliche globali LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 10. Potenzialit eoliche di alcuni paesi e mari europei From the European Wind Atlas. Copyright 1989 by Ris National Laboratory, Roskilde, Denmark. LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 11. Atlante eolico del CESI 11 Velocit media annua a 25 m dal suolo Mappa delle installazioni eoliche in Italia Fonte: Atlaeolico del RSE (Ricerca Sistema Energetico) LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 12. Potenzialit eoliche del Mare Adriatico Source: POWERED European IPA Project 2013 by DIISM, Universit Politecnica delle Marche, Italy. Year: 2008 Height: 90 [m] SML LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 13. Direttiva 2009/28/CE sulla promozione delluso dellenergia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE Definisce energia da fonti rinnovabili l energia proveniente da fonti rinnovabili non fossili, vale a dire energia eolica, solare, aerotermica, geotermica, idrotermica e oceanica, idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas; Lobiettivo generale obbligatorio nel raggiungimento di una quota pari almeno al 20 % di energia da fonti rinnovabili nel consumo finale lordo di energia della Comunit Europea nel 2020. Ogni Stato membro assicura che la propria quota di energia da fonti rinnovabili in tutte le forme di trasporto nel 2020 sia almeno pari al 10 % del consumo finale di energia nel settore dei trasporti nello Stato membro. Ogni Stato Membro dovr incrementare la produzione di energia da Fonte Rinnovabile secondo quanto riportato in Tabella e su un periodo di 10 anni: 2010-2020. Le percentuali sono basate sul Consumo Finale di ogni Stato ed accettata una messa in funzione degli impianti al massimo entro il 2022. Entro il 2020 il 34% del consumo europeo di energia elettrica dovr essere soddisfatto dalla produzione di impianti basati su fonti rinnovabili; lenergia eolica dovr soddisfare almeno il 14% del consumo. 13 LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 14. Position Paper dellItalia (10/09/2007) Solare FV integrato Solare FV a terra (100 kmq di territorio) Solare Termodinamico (20 kmq di territorio) Geotermico a media temperatura ed alte profondit Biomasse da RSU e residui industriali Moto marino costiero Azioni per la produzione di elettricit da FER 14 </li> <li> 15. Consumo di elettricit da fonte rinnovabile al 2020 in risposta al National Renewable Energy Action Plans Il 34% dellenergia elettrica consumata allinterno della EU27, prevista in circa 3529 [TWh], dovr provenire da Fonte rinnovabile secondo i contributi seguenti: 1. Il 14 % dal vento 2. Il 10.5 % dallacqua 3. Il 6.7 % dalle Biomasse 4. Il 2.4 % dal solare fotovoltaico 5. Lo 0.5 % dal solare a concentrazione 6. Lo 0.3 % dal Geotermico 7. Lo 0.2 % dalle maree e dalle onde 15 LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 16. Capacit eolica europea 16 Resto dEuropa: 4922 [MW] Cina: 91424 [MW] Nord America: 70885 [MW] Sud America: 3505 [MW] Totale Globo: 318137 [MW] Consumo elettrico in Italia: 328.2 [TWh] Produzione netta nazionale di elettricit : 287.8 [TWh] 1. Wind: 13.3 [TWh] 2. FV: 18.6 [TWh] 3. Hydro: 43.3 [TWh] 4. Geothermal: 5.3 [TWh] LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 17. Produzione netta di energia elettrica in Italia 17 Produzione Netta (GWh) ANNO 2011 Produzione Netta (GWh) ANNO 2012 Produzione Netta (GWh) ANNO 2013 Produzione Netta (GWh) ANNO 2014 (fino al 30/04/2014) Termoelettrica 218500 207327 182528 54280 Idroelettrica 47202 43256 52515 18339 Geotermica 5300 5252 5305 1789 Eolica 9774 13333 14886 6148 Fotovoltaica 10668 18637 22146 6279 TOTALE 291444 287805 277380 86835 Potenza (MW) ANNO 2011 Potenza (MW) ANNO 2012 Potenza (MW) ANNO 2013 Termoelettrica 76287 77831 N.D. Idroelettrica 21736 21880 N.D. Geotermica 728 728 728 Eolica 6918 8119 8551 Fotovoltaica 12773 14419 18216 Ore equivalenti ANNO 2011 Ore equivalenti ANNO 2012 Ore equivalenti ANNO 2013 Termoelettrica 2864.2 2663.8 N.D. Idroelettrica 2171.6 1977.0 N.D. Geotermica 7280.2 7214.3 7287.1 Eolica 1412.8 1642.2 1740.8 Fotovoltaica 835.2 1292.5 1215.7 Fonte:TERNA LO SVILUPPO DELLEOLICO DI PICCOLA TAGLIA </li> <li> 18. Produz...</li></ul>