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Valutazione Risorsa Eolica e

Analisi di Producibilità

Parco Eolico Mercatello

ELABORATO DA APPROVATO DA DATA REVISIONE

Dott.ssa Sara Gardini Ing. Cristiano Vitali 24/04/2012 03


Analisi di Producibilità Pagina 1 di 37

24/04/2012 Parco Eolico Mercatello

Indice

1. Generale 2

2. Descrizione del sito 3

3. Progetto Parco Eolico 4

3.1. Layout 4

3.2. Caratteristiche aerogeneratore 6

4. Dati del Vento 13

4.1. Strumenti utilizzati 13

4.2. Analisi Anemologica 15

4.3. Elaborazione e Risultati Misure 20

4.3.1. Correlazione e Storicizzazione dei dati anemometrici 21

4.3.2. Stazione Anemometrica 0102_MERCATELLO – Risultati Misure 24

5. Il modello 27

5.1. Definizione del modello di flusso 27

5.2. Modello di scia e calcolo dell’energia prodotta 29

5.3. Densità dell’aria 30

6. Stima della producibilità del Parco Eolico 32

7. Conclusioni 37




1. GENERALE

Società: TRE - Tozzi Renewable Energy S.p.A.

Luogo:

Sito: Mercatello

Provincia: Pesaro - Urbino (PU)

Regione: Marche

Coordinate di riferimento Gauss Boaga Est: Est min 2.303.105 Nord min 4.831.287

Est max 2.303.275 Nord max 4.832.442

Progetto Parco Eolico:

Numero aerogeneratori: 4

Costruttore aerogeneratori: REpower / ENERCON

Tipo aerogeneratore: REpower MM-92 Evolution (2,05 MW)

ENERCON E-82 (2,0 MW)

Altezza mozzo: 78,5 / 85,0 m

Diametro rotore: 92,5 / 82,0 m

Potenza totale nominale Parco Eolico: con REpower MM-92 Evolution (2,05 MW) 8,2 MW

con ENERCON E-82 (2,0 MW) 8,0 MW




2. DESCRIZIONE DEL SITO

Il sito si colloca su un crinale appenninico ad orografia articolata nel Comune di Mercatello, ai confini fra

Marche ed Umbria.

L’impianto si estende per circa 1,2 km lineari sul crinale ad una quota media attorno agli 890 m s.l.m.

con orientamento Nord - Nord Est / Sud - Sud Ovest. La morfologia del crinale è nel complesso dolce e

in sommità il crinale offre spazi di ampiezza idonea all’installazione di macchine eoliche.

Il terreno, di formazione argillosa – arenacea, risulta principalmente adibito ad attività agricole.

La vegetazione in sito è costituita da boschi cedui, costituiti da alberi di medio - basso fusto, che si

aprono in piccole radure, spesso in corrispondenza dei punti dove è prevista l’installazione degli

aerogeneratori.

Di seguito alcune riprese fotografiche del sito.




L’altezza delle posizioni interessate all’installazione degli aerogeneratori varia fra 900 e 870 m s.l.m..

La mappa digitale necessaria alla modellazione del flusso del vento copre un’area di 10 Kmq e

comprende una dettagliata caratterizzazione della rugosità e della orografia del terreno.

L’analisi anemologica del sito è stata effettuata utilizzando i dati di vento di una stazione anemometrica

interna all’area interessata alla realizzazione dell’impianto.

La stazione (denominata 0102_MERCATELLO) installata il 13-04-2010 è dotata di 3 sensori di velocità,

rispettivamente a 50m , 40m e 30m e 2 sensori di direzione posizionati a 50m e 40m s.l.s.

In data 13-05-2011 è stato aggiunto un sensore di direzione anche a 40m.

La stazione anemometrica è inoltre corredata di sensore di temperatura, per una migliore stima dei

parametri ambientali necessari alla valutazione della potenza dell’impianto eolico.

Il periodo di misura dei dati del vento utilizzato per il calcolo della resa energetica del parco eolico copre

un arco temporale di 23,6 mesi.

3. PROGETTO PARCO EOLICO

3.1. Layout

Il layout ipotizzato è costituito da 4 aerogeneratori. Per una più approfondita indagine, al momento, come

aerogeneratori di progetto ne sono stati individuati due: REpower MM-92 Evolution (2,05 MW) e

ENERCON E-82 (2,0 MW). Complessivamente, quindi, si ha una potenza nominale totale installata di

8,2 MW se si considerano aerogeneratori REpower MM 92 Evolution (2,05 MW) oppure di 8,0 MW se si

prendono in considerazione ENERCON E82 (2,0 MW).

La figura sotto riportata da una visualizzazione del layout:




Le coordinate Gauss Boaga Est e la quota altimetrica s.l.m. relative ad ognuno dei suddetti

aerogeneratori sono:




Aerogeneratore X Est [m] Y Nord [m] Quota

s.l.m.[m]

WTG03 2.303.105 4.831.287 912,50

WTG04 2.303.225 4.831.896 890,00

WTG05 2.303.221 4.832.148 883,00

WTG06 2.303.275 4.832.442 900,50

3.2. Caratteristiche aerogeneratore

Ai fini del calcolo della producibilità annua del parco eolico è necessario che la potenza in uscita ed il

coefficiente di spinta dell’aerogeneratore siano funzione della velocità media del vento ogni 10 minuti.

Di seguito sono riportate le specifiche tecniche dei due modelli di aerogeneratore considerati per la stima

di resa dell’impianto. Inoltre sono rappresentate nel loro sviluppo la curva di potenza e del coefficiente di

spinta garantiti dal costruttore in funzione della velocità media del vento all’altezza mozzo alla densità

dell’aria standard pari a 1,225 Kg/m3.

Nel caso in cui la densità dell’aria, nelle aree relative al sito in questione, si scosti dal suddetto valore

standard è necessario correggere le curve di potenza e del coefficiente di spinta in riferimento alla

densità realmente rilevata.




REpower MM-92 Evolution con potenza nominale 2050kW




Nel nostro caso, le grandezze necessarie alla valutazione della producibilità sono:

Diametro rotore [m] 92,5

Altezza mozzo [m] 78,5

Velocità vento di cut-in [m/s] 3,0

Velocità vento nominale [m/s] 12,5

Velocità vento di cut-out [m/s] 24,0

Di seguito la curva di potenza e del coefficiente di spinta:

Velocità del

vento

[m/s]

Potenza

[kW]

Coefficiente

di spinta

Velocità del

vento

[m/s]

Potenza

[kW]

Coefficiente

di spinta

3 20 0,98 14 2050 0,23

4 94 0,87 15 2050 0,19

5 205 0,79 16 2050 0,15

6 391 0,79 17 2050 0,13

7 645 0,79 18 2050 0,11

8 979 0,79 19 2050 0,09

9 1375 0,74 20 2050 0,08

10 1795 0,69 21 2050 0,07

11 2000 0,54 22 2050 0,06

12 2040 0,39 23 2050 0,06

13 2050 0,29 24 2050 0,05







ENERCON E-82 con potenza nominale 2000kW







Nel nostro caso, le grandezze necessarie alla valutazione della producibilità sono:

Diametro rotore [m] 82

Altezza mozzo [m] 85

Velocità vento di cut-in [m/s] 2,0

Velocità vento nominale [m/s] 12

Velocità vento di cut-out [m/s] 28 - 34

Di seguito la curva di potenza e del coefficiente di spinta:

Velocità del

vento Potenza Coefficiente

Velocità del

vento Potenza Coefficiente

[m/s] [kW] di spinta [m/s] [kW] di spinta

2 3 0,789 14 2050 0,283

3 25 0,792 15 2050 0,227

4 82 0,782 16 2050 0,186

5 174 0,789 17 2050 0,154

6 321 0,785 18 2050 0,130

7 532 0,786 19 2050 0,110

8 815 0,782 20 2050 0,096

9 1180 0,777 21 2050 0,084

10 1612 0,777 22 2050 0,074

11 1890 0,780 23 2050 0,066

12 2000 0,490 24 2050 0,059

13 2050 0,364 25 2050 0,053




4. DATI DEL VENTO

4.1. Strumenti utilizzati

I dati rilevati dalla strumentazione necessaria all’individuazione delle potenzialità anemologiche di un sito,

possono ritenersi rappresentativi di tutta l’area interessata alla realizzazione dell’impianto, se tale

strumentazione è a considerevole distanza da ostacoli o irregolarità territoriali che modificano il flusso

indisturbato della vena fluida.

Relativamente al parco eolico in oggetto è stata condotta una campagna anemologica attraverso una

torre anemometrica posizionata internamente all’area di layout.

La ventosità rilevata nel punto di installazione della stazione di misura risulta, quindi, essere

perfettamente rappresentativa dell’area di interesse, data la perfetta analogia in termini di orografia,

rugosità ed esposizione ai venti predominanti.

La figura di seguito, a dimostrazione di quanto sopra esposto, fornisce una visualizzazione della

posizione baricentrica della torre anemometrica (denominata 0102_MERCATELLO) rispetto all’impianto.




Le coordinate metriche Gauss Boaga Est e la quota della postazione anemometrica sono:

ID anemometro X Est [m] Y Nord [m] Quota [m] Periodo misura

0102_MERCATELLO 2.303.126 4.831.926 889 13/04/2010 – 31/03/2012

La stazione è costituita da un sostegno tubolare di altezza 50m ancorato al suolo mediante stralli ed è

dotata di sensori per la misura delle velocità del vento posizionati su mensole poste a 50m, 40m e 20m




dal suolo e di sensori per la misura della direzione a 50m e 20m dal suolo. In data 13-05-2011 è stato

aggiunto un ulteriore sensore di direzione a 40m.

La torre è inoltre corredata di un sensore di temperatura posto a 5m dal suolo.

I sensori di velocità e direzione sono calibrati e rispettivamente di tipo NRG #40C e NRG #200P. Il

certificato di calibrazione è accluso alla documentazione che certifica l’installazione della stazione. Il

sensore di temperatura è invece del tipo NRG 110P.

Il sistema di acquisizione dati utilizzato, alloggiato alla base della torre anemometrica, è costituito da

data – logger SECONWIND NOMAD 2: esso campiona i valori di velocità e direzione ogni secondo e

registra su memoria statica i valori medi di velocità e direzione ogni 10 minuti. Per tale intervallo registra

anche il valore massimo di velocità e la deviazione standard di velocità e direzione.

4.2. Analisi Anemologica

I dati grezzi così rilevati, ovvero intensità e direzione medie del vento ogni dieci minuti, sono file binari

che vengono successivamente transcodificati in formato testo leggibile.

La transcodificazione del “dato grezzo” proveniente dall’anemometro ed acquisito dal data-logger è stata

effettuata adottando la seguente funzione di trasferimento, così come indicato nel relativo certificato di

calibrazione di ogni sensore di velocità:

Velocità del vento [m/s] = a*f [Hz] + b

dove:

f indica il segnale proveniente dall’anemometro espresso in Hz;

a valore di “slope“ espresso in (m/s)/Hz;

b valore di “offset” espresso in m/s.




Luogo

Anemometro

Cod.

Anemometro

Altezza

[m]

Cod.

Sensore

Slope

[(m/s)/Hz]

Offset

[m/s]

St. Err. (Y)

[m/s]

Coeff.

Correlaz.

20 09 – 5355

0,77843 +

0,00133

0,314 +

0,018

0,021

0,999984

40 09 – 5349

0,77476 +

0,00187

0,313 +

0,025

0,032

0,999968

Mercatello 0102

50 09 – 5260

0,77970 +

0,00214

0,318 +

0,028

0,037

0,999959

Una volta transcodificati, i dati sono stati “validati”, cioè si è verificato che le misure acquisite non

presentassero anomalie dovute a:

Formazione di ghiaccio;

Cattivo funzionamento delle apparecchiature;

Altri eventi di tipo meteorologico.

Tutte le registrazioni anomale sono state esaminate e idoneamente contrassegnate per evitare una loro

futura rianalisi.

In particolare, durante la fase di validazione dei dati sono stati effettuati gli interventi di eliminazione dati

per quei periodi di guasti dei sensori. Altre eliminazioni di dati sono state effettuate in corrispondenza di

periodi di tempo invernali in cui i sensori rimanevano fermi per lunghi periodi tali da ipotizzare formazioni

di ghiaccio e conseguente blocco dei sensori. Tali interventi di eliminazione dati sono stati effettuati

anche sulla base dell’analisi degli andamenti della temperatura acquisita dal data – logger che ha

permesso di evidenziare una climatologia del sito di Mercatello.

Di seguito la “calendar view” delle disponibilità dei dati di velocità e di direzione giorno per giorno per

ciascun sensore della stazione 0102_MERCATELLO: per ciascun giorno del mese è indicato il numero

di campioni (acquisendo ogni dieci minuti, il numero totale di campioni giornaliero è 144).

In particolare, se compare 144 si ha disponibilità totale del dato (100%) mentre se è presente 0 si ha

l’indisponibilità totale del dato per tutto il giorno.




VELOCITA’ E DIREZIONE 50m

50,0m – C2

Month/Yea

r % Day

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

apr-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

mag-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

giu-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

lug-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ago-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

set-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ott-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

nov-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

dic-10 56,8 144 50 0 0 0 144 144 144 144 144 144 113 0 0 34 144 118 144 80 86 144 144 144 144 144 39 0 0 0 0 0

gen-11 48,3 0 0 0 0 0 144 144 144 144 144 144 144 102 56 144 144 144 144 144 0 0 0 0 0 66 136 70 0 0 0 0

feb-11 59,7 0 80 144 144 144 144 144 17 133 144 70 144 124 144 53 0 132 144 144 140 77 28 0 0 0 29 86 0

mar-11 61,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

apr-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

mag-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

giu-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

lug-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ago-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

set-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ott-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

nov-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

dic-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

gen-12 92,3 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 88 0 0

feb-12 43,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 87 144 144 144 80 54 144 144 144 144 144 144 144 144

mar-12 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

All 90





40,0m – C2

Month/Yea

r % Day

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

apr-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

mag-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

giu-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

lug-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ago-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

set-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ott-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

nov-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

dic-10 56,8 144 50 0 0 0 144 144 144 144 144 144 113 0 0 34 144 118 144 80 86 144 144 144 144 144 39 0 0 0 0 0

gen-11 48,3 0 0 0 0 0 144 144 144 144 144 144 144 102 56 144 144 144 144 144 0 0 0 0 0 66 136 70 0 0 0 0

feb-11 59,7 0 80 144 144 144 144 144 17 133 144 70 144 124 144 53 0 132 144 144 140 77 28 0 0 0 29 86 0

mar-11 61,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

apr-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

mag-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

giu-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

lug-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ago-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

set-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ott-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

nov-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

dic-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

gen-12 92,3 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 88 0 0

feb-12 43,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 87 144 144 144 80 54 144 144 144 144 144 144 144 144

mar-12 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

All 90





20,0m – C2

Month/Yea

r % Day

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

apr-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

mag-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

giu-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

lug-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ago-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

set-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ott-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

nov-10 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

dic-10 56,8 144 50 0 0 0 144 144 144 144 144 144 113 0 0 34 144 118 144 80 86 144 144 144 144 144 39 0 0 0 0 0

gen-11 48,3 0 0 0 0 0 144 144 144 144 144 144 144 102 56 144 144 144 144 144 0 0 0 0 0 66 136 70 0 0 0 0

feb-11 59,7 0 80 144 144 144 144 144 17 133 144 70 144 124 144 53 0 132 144 144 140 77 28 0 0 0 29 86 0

mar-11 61,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

apr-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

mag-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

giu-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

lug-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ago-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

set-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

ott-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

nov-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

dic-11 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

gen-12 92,3 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 88 0 0

feb-12 43,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 87 144 144 144 80 54 144 144 144 144 144 144 144 144

mar-12 100 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144

All 90




4.3. Elaborazione e Risultati Misure

I dati anemometrici disponibili per la valutazione della produzione attesa per l’impianto eolico di

Mercatello, sono quelli ottenuti dal processo di validazione dei dati rilevati a 50m dal suolo dalla stazione

anemometrica 0102_MERCATELLO.

I risultati ottenuti dall’elaborazione dei dati sono sinteticamente riportati nella seguente tabella:

Stazione

anemometrica

H anemometro

[m]

Periodo di

rilevazione

[mesi]

Parametri della distribuzione di Weibull

Velocità media

U [m/s] A [m/s] k

0102_MERCATELLO

50

23,6

4,799

5,342

1,5665

Per un più corretto ed attendibile calcolo della resa energetica del parco eolico, dato il periodo di

rilevazione, si è ritenuto necessario verificare il posizionamento della velocità media ottenuta rispetto ad

un periodo di tempo superiore, effettuando una valutazione della velocità di lungo periodo anche in

considerazione di una riduzione del grado di incertezza ad essa associata.

Tale valutazione della media storica è stata effettuata grazie alla disponibilità di dati interni di lungo

periodo provenienti da una stazione di riferimento sita in area non eccessivamente distante dal sito in

esame e di caratteristiche tali da essere rappresentativa anche del sito interessato.




4.3.1. Correlazione e Storicizzazione dei dati anemometrici

E’ possibile effettuare la valutazione della distribuzione della velocità del vento di lungo periodo in un

particolare sito confrontando i dati di breve periodo (rilevati nel sito stesso) con quelli contemporanei di

una stazione storica (o di più stazioni storiche) di cui si dispone della velocità media di lungo periodo

(possibilmente diversi anni). Le stazioni da confrontare devono però essere il più possibile vicine tra loro,

nelle medesime condizioni orografiche e devono essere sottoposte agli stessi regimi di vento, ovvero

presentare un elevato grado di correlazione fra le misure.

Nel nostro caso, si è proceduto alla stima della velocità di lungo periodo della stazione

0102_MERCATELLO. In particolare, i dati di vento sono stati confrontati, correlati e successivamente

storicizzati con quelli acquisiti dal sensore anemometrico posto a 40m dal suolo della stazione di

riferimento e di proprietà denominata 0069_MONTE TORRINI.

La figura di seguito mostra la posizione della stazione 0069_MONTE TORRINI rispetto alla stazione

anemometrica di parco.

Il periodo di rilevamento di tale stazione storica copre un arco temporale di circa 63 mesi.




Sono stati confrontati i dati di vento delle stazioni mediati su base oraria, settimanale e mensile.

In tutti e tre i casi sono stati ottenuti ottimi risultati in termini di correlazione. Vengono qui di seguito

riportati i soli risultati ottenuti utilizzando le medie orarie che, in termini di storicizzazione, sono più

conservativi, ovvero la produzione stimata con tale mediazione risulta più contenuta in termini

quantitativi.

La figura di seguito mostra il grafico della correlazione della velocità oraria rilevata in un stesso periodo

di acquisizione dalle suddette stazioni. Nella figura vengono rappresentati la retta di regressione lineare

(con relativa equazione) ed il coefficiente di correlazione R, indice quantitativo della bontà della

correlazione stessa.

Come si evince dal grafico, il valore di correlazione è buono e conferma che 0102_MERCATELLO e

0069_MONTE TORRINI sono sottoposte ai medesimi regimi di vento e che quindi è possibile utilizzare i

dati della suddetta stazione storica per valutare la ventosità di lungo periodo.




I parametri della retta di regressione lineare vengono utilizzati come fattori di trasformazione della

distribuzione del vento da un punto all’altro del territorio. Tali fattori infatti spiegano, se pur in modo molto

esemplificativo, i fenomeni di accelerazione o decelerazione della vena fluida che scorre su di un’area.

Pertanto tale retta, intesa come funzione di trasformazione dell’ intensità del vento da un punto all’altro

dell’area, può essere considerata valida anche nel tempo e quindi usata per valutare la ventosità del sito

nel lungo periodo. Nella tabella di seguito si riportano i dati utili della correlazione: numero di mesi di

acquisizione contemporanea, coefficiente di correlazione, parametri identificativi della retta di

regressione, velocità media di breve periodo (rilevata nel periodo di sovrapposizione), velocità media di

lungo periodo e coefficiente di storicizzazione (pari al rapporto tra la ventosità di lungo periodo e quella

rilevata nel breve periodo).

Stazione anemometrica /

Stazione di riferimento

N. mesi di

correlazione

Coeff. di

correlazione

Parametro

A

Parametro

B

Velocità media breve

periodo [m/s]

Velocità media

lungo periodo

[m/s]

Coefficiente di

storicizzazione

0102_ MERCATELLO /

0069_MONTE TORRINI 23 0,8536 0,6329 0,5324 4,51 4,63 1,03

Il coefficiente di storicizzazione dimostra che, per la stazione 0102_MERCATELLO, nel breve periodo di

acquisizione si è riscontrata una ventosità il cui valor medio è di qualche punto percentuale inferiore al

valore di ventosità di lungo periodo.

Per definire quindi l’anemologia del sito di Mercatello, in input al modello atto alla valutazione di

producibilità, sarà utilizzata la serie di dati raccolti di 0102_MERCATELLO aumentandone l’intensità di

una quota (intesa come media delle due stime effettuate) corrispondente al 3,0%.




4.3.2. Stazione Anemometrica 0102_MERCATELLO – Risultati Misure

Vengono di seguito riportate la distribuzione di frequenza della velocità e della direzione del vento per i

dati misurati e storicizzati a 50m della stazione anemometrica 0102_MERCATELLO.

Per l’intensità della velocità del vento vengono riportati sia l’andamento dei valori dei coefficienti di scala

e di forma della funzione di Weibull (funzione densità di probabilità) che approssima la distribuzione di

frequenza misurata, sia una tabella del coefficiente di forma, della velocità media, del coefficiente di

scala e la relativa frequenza per ognuno dei 12 settori di direzione considerati.




0102_MERCATELLO_storicizzato_50m

Sector 0-N 1-NNE 2-ENE 3-E 4-ESE 5-SSE 6-S 7-SSW 8-WSW 9-W 10-WNW 11-NNW Mean

A parameter 3,38 4,53 3,82 2,81 2,34 3,43 6,56 7,84 7,82 5,83 2,57 3,12 5,46

k parameter 1,50 1,88 1,79 2,04 1,55 1,65 2,55 2,60 2,06 1,57 1,28 1,19 1,57

frequency 6,25 10,07 24,33 4,00 1,16 1,30 3,56 16,16 22,79 4,80 2,08 3,51 100

Mean wind speed 3,05 4,02 3,40 2,49 2,11 3,07 5,82 6,96 6,93 5,23 2,39 2,94 4,90




Nelle figure sottostanti vengono riportati rispettivamente l’andamento giornaliero e mensile della velocità

media del vento riferiti alla stazione in questione:

0102_MERCATELLO_storicizzato




5. IL MODELLO

5.1. Definizione del modello di flusso

Per una corretta valutazione della producibilità del parco eolico in oggetto, i dati di vento misurati devono

essere riportati all’altezza del mozzo e alle posizioni degli aerogeneratori previsti. Tale operazione viene

effettuata tramite i programmi “Wind PRO” di EMD International, versione 2.7.453 e “Wind Atlas and

Applications Program” (Wasp) del Risø National laboratori, Roskilde, Danimarca, versione 8.4.

Il programma utilizza i dati anemologici misurati , le informazioni di rugosità superficiale e di orografia in

ingresso nel punto di misura per determinare il vento geostrofico (vento indisturbato in quota, in assenza

delle azioni di attrito esercitate dalla superficie terrestre sulla vena fluida) per una superficie di diversi

kmq di estensione. Riportando tali dati di vento estrapolati in prossimità della superficie tridimensionale

rappresentante il territorio d’interesse, il programma valuta i parametri statistici della distribuzione di

frequenza della velocità e della direzione in punti arbitrari di tale superficie tenendo conto della sua

natura orografica, della rugosità del terreno e dell’eventuale presenza di ostacoli al flusso del vento.

Il campo di velocità fornito è tridimensionale e ciò consente di disporre della velocità media del vento a

varie altezze dal suolo, compresa l’altezza mozzo dell’aerogeneratore considerato, come

precedentemente sottolineato.

I dati in ingresso che devono essere forniti sono quindi:

Descrizione dettagliata del terreno (rugosità ed orografia) sottoforma di mappa digitalizzata che

copra un area di almeno 10 Kmq intorno il parco eolico;

Dati del vento misurati: in particolare sono stati utilizzati i dati a 50 m dal suolo storicizzati

della stazione anemometrica 0102_MERCATELLO;

Nella figura sottostante vengono riportati i valori calcolati della velocità media all’altezza del mozzo di

85m sulla mappa digitalizzata rappresentante le aree d’interesse:







In particolare, con questa procedura, è possibile ottenere la probabile distribuzione di frequenza della

velocità e della direzione del vento all’altezza del mozzo per ciascuna posizione degli aerogeneratori

previsti. Si riportano nelle tabelle sottostanti le suddette distribuzioni all’altezza mozzo rispettivamente di

78,5m e 85m:

Aerogeneratori REpower MM92 Evolution (2,05 MW) H=78,5m

Aerogeneratore X Est [m] Y Nord [m] Altezza mozzo

[m s.l.s.]

A

[m/s]

k U

[m/s]

Densità Aria

[kg/m3]

WTG03 2.303.105 4.831.287 78,5 7,06 1,771 6,28 1,107

WTG04 2.303.225 4.831.896 78,5 6,83 1,795 6,07 1,109

WTG05 2.303.221 4.832.148 78,5 6,82 1,787 6,07 1,110

WTG06 2.303.275 4.832.442 78,5 7,08 1,803 6,3 1,109

Aerogeneratori ENERCON E82 (2,0 MW) H=85m

Aerogeneratore X Est [m] Y Nord [m] Altezza mozzo

[m s.l.s.]

A

[m/s]

k U

[m/s]

Densità Aria

[kg/m3]

WTG03 2.303.105 4.831.287 85 7,25 1,818 6,44 1,107

WTG04 2.303.225 4.831.896 85 7,03 1,846 6,24 1,109

WTG05 2.303.221 4.832.148 85 7,03 1,838 6,24 1,109

WTG06 2.303.275 4.832.442 85 7,27 1,85 6,46 1,108

5.2. Modello di scia e calcolo dell’energia prodotta

Gli effetti di scia provocati dalla reciproca schermatura tra le singole turbine eoliche sono calcolati

mediante il modello bidimensionale PARK (N.O. Jensen EMD 2005). Gli elementi su cui il modello si

basa per determinare la diminuzione del valore della velocità della vena fluida a valle dell’aerogeneratore

rispetto al flusso indisturbato a monte di essa sono:

Distribuzione di frequenza della velocità e della direzione del vento all’altezza del mozzo nelle

posizioni previste per ciascun aerogeneratore;

Layout parco eolico;

Diametro rotore dell’aerogeneratore considerato;




Curva del coefficiente di spinta per tipo di aerogeneratore impiegato;

Tale modello è implementato all’interno del codice di calcolo Wind Pro che utilizziamo per il calcolo della

producibilità. La costante di decadimento è impostata sul valore standard di 0.075 per tutti i settori di

direzione.

Il risultato del modello di scia è la distribuzione di frequenza della velocità e della direzione del vento

all’altezza del mozzo nelle posizioni previste per ciascun aerogeneratore comprensiva degli effetti di scia.

Conseguentemente utilizzando tale distribuzione e la curva di potenza dell’aerogeneratore scelto, il

codice è in grado di valutare la reale produzione energetica del parco eolico.

Dal rapporto fra l’energia prodotta considerando gli effetti di scia e l’energia prodotta trascurando tali

effetti è possibile stimare il rendimento del parco eolico e quindi la validità del layout ipotizzato.

5.3. Densità dell’aria

WindPRO possiede in database le misure di temperatura, pressione e densità per alcune stazioni

storiche vicine alle aree interessate alla realizzazione dell’impianto.

Partendo dai dati relativi alla stazione di Frontone (distante 35 Km, a 570m s.l.s, Tmedia=13,2 °C e

Densitàmedia=1,152 Kg/m3) il codice, in funzione della quota altimetrica, calcola il corretto valor medio

annuo della densità dell’aria ad altezza mozzo per ogni singola posizione degli aerogeneratori

considerati. La densità dell’aria così calcolata varia fra 1,107 e 1,109 Kg/m3.

Per entrambi gli aerogeneratori la curva di riferimento utilizzata è riferita ad un valore della densità

dell’aria standard pari a 1,225 Kg/m3. Poiché la densità media dell’aria nel sito in questione si discosta

dal suddetto valore, la curva di potenza per entrambe le tipologie di aerogeneratori è stata corretta in

riferimento alla densità realmente rilevata, secondo la metodologia descritta dallo Standard IEC 61400-

12.

Di seguito la curva di potenza rispettivamente per l’aerogeneratore MM92 Evolution (2,05 MW) e E-82

(2,0 MW) per un valore di densità pari a 1,107 Kg/ m3




REpower MM-92 Evolution con potenza nominale 2050kW

Velocità del

vento Potenza

Velocità del

vento Potenza

[m/s] [kW] [m/s] [kW]

1 0,0 14 2.050,0

2 0,0 15 2.050,00

3 12,4 16 2.050,00

4 83,9 17 2.050,00

5 186,0 18 2.050,00

6 352,8 19 2.050,00

7 584,2 20 2.050,00

8 886,8 21 2.050,00

9 1.244,2 22 2.050,00

10 1.620,9 23 2.050,00

11 1.891,3 24 2.050,00

12 2.013,5 25 2.050,00

13 2.042,20

ENERCON E-82 con potenza nominale 2000kW

Velocità del

vento Potenza

Velocità del

vento Potenza

[m/s] [kW] [m/s] [kW]

1 0,0 15 2.050,0

2 2,8 16 2.050,00

3 22,7 17 2.050,00

4 74,2 18 2.050,00

5 158,2 19 2.050,00

6 290,6 20 2.050,00

7 481,2 21 2.050,00

8 736,4 22 2.050,00

9 1.058,7 23 2.050,00

10 1.431,9 24 2.050,00

11 1.741,8 25 2.050,00

12 1.926,70

13 2.010,60

14 2.050,00




6. STIMA DELLA PRODUCIBILITÀ DEL PARCO EOLICO

Vengono qui di seguito riportati i risultati ottenuti utilizzando il codice di calcolo WindPRO per il parco

eolico di Mercatello.

Nella figura sottostante è visualizzata la mappa di producibilità stimata dal codice per l’area interessata

alla realizzazione del parco eolico (con ipotesi ENERCON E82 2.0MW H=85m).







Nelle tabelle seguenti sono riportate le stime di resa dell’impianto per i due modelli di aerogeneratore

considerati.

In particolare, sono riportati per ogni aerogeneratore la producibilità lorda e la producibilità al netto delle

perdite di scia che rappresenta la P50%, ossia il valor medio della distribuzione statistica della produzione

annua. È inoltre riportata per ogni turbina la perdita percentuale per scia e la densità volumetrica unitaria

(calcola con P50% ).

PRODUCIBILITA’ LORDA E PRODUCIBILITA’ AL NETTO DELLE PERDITE DI SCIA –

REpower MM 92 Evolution 2,05 MW H=78,5m


Gross AEP Net AEP (P50%)

Densità

Volumetrica di

En. Annua

Unitaria ID

Mean wind speed

[m/s]

Perdite

[%]

[MWh/anno] [MWh/anno] [MWh/MW] [kWh/anno/m3]

WTG03 6,28 0,8 5.481,25 5.437,40 2.652,39 0,28

WTG04 6,07 2,9 5.155,72 5.006,20 2.442,05 0,26

WTG05 6,07 3,9 5.142,66 4.942,10 2.410,78 0,26

WTG06 6,3 4,1 5.510,95 5.285,00 2.578,05 0,28

MEDIA

PARCO 2.521 0,27

TOTALE 21.291 20.671




PRODUCIBILITA’ LORDA E PRODUCIBILITA’ AL NETTO DELLE PERDITE DI SCIA –

ENERCON E-82 2,0 MW H=85m


Gross AEP Net AEP (P50%)

Densità

Volumetrica di

En. Annua

Unitaria ID

Mean wind speed

[m/s]

Perdite

[%]

[MWh/anno] [MWh/anno] [MWh/MW] [kWh/anno/m3]

WTG03 6,44 0,6 5.167,30 5.136,30 2.568,15 0,34

WTG04 6,24 2,4 4.862,50 4.745,80 2.372,90 0,31

WTG05 6,24 3,3 4.858,84 4.698,50 2.349,25 0,31

WTG06 6,46 3,8 5.190,96 4.993,70 2.496,85 0,33

MEDIA

PARCO 2.447 0,32

TOTALE 20.080 19.574

La produzione energetica annua del parco al netto delle perdite di scia ed il conseguente rendimento

dell’impianto risultano quindi essere:

PRODUCIBILITA’ NETTA (P50% ) E PERDITE DI SCIA – REpower MM 92 Evolution 2,05 MW H=78,5m

Totale

Produzione annua netta [MWh] 20.671

Perdite per effetto scia [%] 2,9

Rendimento parco eolico [%] 97,1

Ore anno funzionamento MM-92 [ore/anno] 2.521




PRODUCIBILITA’ NETTA (P50% ) E PERDITE DI SCIA – ENERCON E - 82 2,0 MW H=85m

Totale

Produzione annua netta [MWh] 19.574

Perdite per effetto scia [%] 2,5

Rendimento parco eolico [%] 97,5

Ore anno funzionamento E-82 [ore/anno] 2.447

Se consideriamo le seguenti perdite sistematiche:

Perdite considerate ( % )

perdite elettriche di rete e di trasformazione 3%

perdite dovute alla disponibilità degli aerogeneratori 3%

perdite dovute alla presenza di terra, ghiaccio sulle pale e degradazione superficie pale 2%

altre perdite 1%

Totale perdite 9,00%

otteniamo i seguenti valori di produzione:

PRODUCIBILITA’ AL NETTO DELLE PERDITE SISTEMATICHE – REpower MM 92 Evolution 2,05 MW

H=78,5m

Totale

Perdite [%] 9

Produzione annua attesa [MWh] 18.811

Ore anno funzionamento MM-92 [ore/anno] 2.294

PRODUCIBILITA’ AL NETTO DELLE PERDITE SISTEMATICHE – ENERCON E - 82 2,3 MW H=85m

Totale

Perdite [%] 9

Produzione annua attesa [MWh] 17.812

Ore anno funzionamento E-82 [ore/anno] 2.227




7. CONCLUSIONI

La presente relazione riporta i risultati dell’analisi e validazione dei dati di vento per il sito di Mercatello.

Con i risultati ottenuti si è proceduto a valutare la produzione attesa annua sulla base del layout e dei tipi

di aerogeneratore ipotizzati.

Tale stima di produzione annua netta rappresenta la P50%, ossia il valor medio della distribuzione

statistica della produzione annua.