Post on 17-Feb-2019
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
Valutazione Risorsa Eolica e
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 2 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 3 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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.
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 4 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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:
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 5 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
Le coordinate Gauss Boaga Est e la quota altimetrica s.l.m. relative ad ognuno dei suddetti
aerogeneratori sono:
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 6 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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.
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 7 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
REpower MM-92 Evolution con potenza nominale 2050kW
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 8 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 9 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 10 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
ENERCON E-82 con potenza nominale 2000kW
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 11 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 12 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 13 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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.
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 14 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 15 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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.
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 16 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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.
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 17 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 18 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
VELOCITA’ E DIREZIONE 40m
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 19 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
VELOCITA’ E DIREZIONE 20m
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 20 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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.
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 21 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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.
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 22 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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.
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 23 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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%.
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 24 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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.
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 25 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 26 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
Nelle figure sottostanti vengono riportati rispettivamente l’andamento giornaliero e mensile della velocità
media del vento riferiti alla stazione in questione:
0102_MERCATELLO_storicizzato
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 27 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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:
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 28 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 29 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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;
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 30 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 31 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 32 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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).
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 33 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 34 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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
Parco Eolico Mercatello
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 35 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
PRODUCIBILITA’ LORDA E PRODUCIBILITA’ AL NETTO DELLE PERDITE DI SCIA –
ENERCON E-82 2,0 MW H=85m
Parco Eolico Mercatello
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 36 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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
Valutazione Risorsa Eolica e
Analisi di Producibilità Pagina 37 di 37
24/04/2012 Parco Eolico Mercatello
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.