il micro eolico
produrre energia dal vento

 

Che cos'è
E' l'erede dei vecchi mulini, sfrutta l'energia del vento per produrre energia meccanica o elettrica.
Vengono considerate MICRO le macchine eoliche che generano potenze fino a 20 kW destinate all'autoconsumo di energia e le macchine da 20 a 100 kW, che sono considerate di uso "industriale".

A cosa serve
A produrre energia elettrica o meccanica; utile per utenze isolate o collegate alla rete elettrica.
L'energia prodotta con macchine eoliche di piccola taglia, singole o collegate tra loro, è generalmente utilizzata sul posto. Macchine eoliche non connesse alla rete elettrica possono alimentare utenze isolate come ad esempio sistemi di telecomunicazione, stazioni di pompaggio, utenze rurali e isole; in questi casi l'energia prodotta e non consumata viene immagazzinata in un sistema di accumulo formato, nella maggior parte dei casi, da batterie.
Macchine eoliche allacciate alla rete elettrica di bassa tensione possono integrare l'energia prodotta con l'energia della rete elettrica oppure vendere alla rete l'energia prodotta (la vendita di energia è consentita solo per macchine eoliche di potenza nominale superiore ai 20 kW).

Come funziona
Le pale delle macchine eoliche vengono messe in rotazione dal movimento dell'aria. L'energia così ottenuta può azionare generatori elettrici (in questo caso si dicono aerogeneratori) o azionare macchine operatrici quali ad es. le pompe (in questo caso si dicono aeromotori).
Le pale della macchina (comunemente tre) sono fissate su un mozzo e nell'insieme costituiscono il rotore che normalmente si posiziona controvento. Il mozzo, a sua volta, è collegato a un albero sul quale è posizionato un freno a valle del quale si trova il generatore elettrico da cui dipartono i cavi elettrici diretti alle utenze da alimentare o alla rete. Tutti questi elementi sono ubicati in una cabina detta navicella o gondola la quale a sua volta è posizionata su di un supporto-cuscinetto, orientabile in base alla direzione del vento. La navicella viene completata da un sistema di controllo di potenza, che interrompe il funzionamento della macchina in caso di vento eccessivo. Un timone posto in coda garantisce la migliore posizione della navicella in relazione alla direzione del vento. L'intera navicella è poi posizionata su di una torre che può essere a traliccio, tubolare o ad aste strallate.

Gli aspetti caratteristici che differenziano una tipologia di macchina da un'altra, indipendentemente dalla taglia di potenza e quindi di dimensione, sono i seguenti:

- Sistema di controllo della potenza: a passo o a stallo.
- Velocità del rotore: costante o variabile.
- Presenza o assenza del moltiplicatore di giri.

Prerequisiti
La macchina eolica deve essere installata in un luogo ventoso, quelle attualmente in commercio necessitano di una velocità minima del vento di circa 3 metri al secondo per poter entrare in funzione.
La potenza estraibile dal vento per mezzo di un aerogeneratore cresce all'aumentare della velocità del vento e dell'area spazzata dalle pale; dipende inoltre dalla densità dell'aria, funzione delle caratteristiche condizioni meteo del luogo.
Per valutare l'effettiva potenzialità di un impianto è indispensabile conoscere le ORE EQUIVALENTI annue di funzionamento alla potenza nominale, tale parametro è determinato da:

- Distribuzione di frequenza della velocità del vento.
- Curva di durata della velocità del vento.
- Distribuzione di frequenza della velocità del vento.


Per determinare le ore equivalenti di un impianto in un sito è possibile svolgere delle campagne di misura sul posto o consultare l'Atlante Eolico interattivo; in Italia le zone favorevoli sono situate al centro-sud e sulle isole.

Gli impianti micro-eolici di potenza non superiore ai 20 kW generalmente non sono soggetti a Valutazione di Impatto Ambientale (VIA), è però opportuno che il soggetto intenzionato a realizzarli si informi presso la propria Regione o Provincia per conoscere la normativa in vigore.
Le macchine eoliche di potenza superiore ai 20 kW sono assoggettate a verifica di esclusione dalla procedura di Valutazione di Impatto Ambientale, quindi i siti di installazione vanno selezionati tenendo in considerazione i vincoli ambientali, archeologici, demaniali esistenti.

Quanto costa
Il costo per installare un sistema completo di un aerogeneratore decresce in funzione della potenza installata: circa 1000 € al kW per impianti intorno ai 100 kW e può raggiungere 5000 € al kW per impianti molto piccoli di alcune centinaia di watt.
Il costo per installare un sistema completo di un aerogeneratore di 20 kW di potenza è circa 2.000/3.000 €/kW.
Per macchine di potenza compresa tra 10 e 20 kW il costo di un sistema installato "chiavi in mano" varia dai 3000-4000 € per kW installato. Per macchine di taglia più piccola (centinaia di watt-pochi kW) esso può raggiungere 4000 - 5000 € per kW installato.
I costi di gestione e manutenzione crescono con il tempo: anni 1-10, ~ 2%; anni 10 - 20, ~ 3% (% sull'investimento).

Incentivi economici
Incentivi nazionali
Un impianto eolico fino a 200 kW beneficia del regime di scambio sul posto tra l'energia prodotta dall'impianto e quella consumata attraverso la rete elettrica.

  • Lo Scambio sul posto
    Tutti gli impianti per la produzione di energia elettrica, alimentati da fonti rinnovabili e quindi anche il micro eolico, con potenza fino a 200 kW possono accedere al meccanismo di scambio sul posto dell'energia elettrica prodotta, cioè la possibilità di cedere alla rete elettrica locale la produzione da fonte rinnovabile e di prelevare dalla stessa rete i quantitativi di elettricità nelle ore e nei giorni in cui gli impianti rinnovabili non sono in grado di produrre; tutto ciò pagando solo la differenza, su base annua, tra i consumi totali del cliente e la produzione del suo piccolo impianto.

Dal 2009, il servizio di "scambio sul posto" è gestito non più dai diversi distributori ma dal solo Gestore dei Servizi Energetici - GSE, secondo modalità uniformi per tutto il sistema nazionale.
Il nuovo sistema è stato introdotto dall’Autorità per l’energia (con il Testo integrato dello ‘scambio sul posto’ TISP - delibera n. 74/08) con l’obiettivo di garantire una maggiore semplicità contrattuale, più trasparenza ed efficacia di gestione e la corretta valorizzazione economica dell’energia elettrica immessa e consumata; le nuove regole si applicano agli impianti di produzione da fonti rinnovabili fino a 20 kW e quelli da cogenerazione ad alto rendimento con potenza fino a 200 kW.

Il valore dell’energia prodotta da piccoli impianti da fonti rinnovabili potrà essere utilizzato come eventuale "credito" negli anni successivi senza più il limite di tempo di tre anni, come previsto in precedenza.

  • Tariffa fissa omnicomprensiva
    La produzione di energia elettrica mediante impianti eolici e di potenza nominale media annua non superiore a 1 MW, immessa nel sistema elettrico, ha diritto, in alternativa ai certificati verdi e su richiesta del produttore, a una tariffa fissa di 30 Eurocent/kWh, per un periodo di quindici anni.

La tariffa fissa onnicomprensiva, che comprende sia le componenti remunerative di mercato che quelle di incentivazione vere e proprie, è infatti garantita da un unico soggetto  nazionale, il GSE (il Gestore dei Servizi Energetici), e non più dai diversi distributori territoriali, in maniera frammentata. I produttori, possono concludere con il GSE una convenzione di ritiro dell’energia elettrica immessa secondo procedure uniche per tutto il sistema elettrico nazionale, basate su specifiche tecniche verificate dall’Autority.  La tariffa fissa onnicomprensiva non si applica al fotovoltaico che usufruisce già da tempo di altri sistemi di incentivazione.

Delibera ARG/elt 1/09

A partire da gennaio 2010, attraverso il portale web del GSE, potrà essere presentata istanza per il ritiro dell'energia a tariffa omnicomprensiva, con modalità analoghe a quelle già in essere per il ritiro dedicato.

Lo schema di convenzione per il riconoscimento della tariffa omnicomprensiva prevede la possibilità di cessione del credito che potrà essere attuata utilizzando esclusivamente il testo riportato sul sito del GSE.

  • I Certificati Verdi per impianti di taglia superiore ai 200 kW
    A partire dal 2008, i certificati verdi, ai fini del soddisfacimento della quota d'obbligo di cui all'articolo Il, comma 1, del decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79, hanno un valore unitario pari a 1 MWh e vengono emessi dal Gestore dei servizi elettrici (GSE) per impianti a produzione incentivata di cui al comma 143, calcolando la produzione netta di energia elettrica da fonte idraulica moltiplicata per il coefficiente pari a 1,00.
    • A partire dal 2008, i certificati verdi emessi dal GSE ai sensi dell'articolo II, comma 3, del decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79, sono collocati sul mercato a un prezzo, riferito al MWh elettrico, pari alla differenza tra il valore di riferimento, fissato in sede di prima applicazione in 180 euro per MWh, e il valore medio annuo del prezzo di cessione dell'energia elettrica definito dall' Autorità per l'energia elettrica e il gas in attuazione dell'articolo 13, comma 3, del decreto legislativo 29 dicembre 2003, n. 387, registrato nell'anno precedente e comunicato dalla stessa Autorità entro il 31 gennaio di ogni anno a decorrere dal 2008.
      Il valore di riferimento del coefficiente (1,00), potrà essere aggiornato, ogni tre anni, con decreto del Ministro dello sviluppo economico, assicurando la congruità della remunerazione ai fini dell'incentivazione dello sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili.
    • A partire dal 2008 e fino al raggiungimento dell' obiettivo minimo della copertura del 25 per cento del consumo interno di energia elettrica con fonti rinnovabili e dei successivi aggiornamenti derivanti dalla normativa dell' Unione europea, il GSE, su richiesta del produttore, ritira i certificati verdi, in scadenza nell' anno, ulteriori rispetto a quelli necessari per assolvere all'obbligo della quota minima dell'anno precedente di cui all'articolo 11 del decreto legislativo 16 marzo 1999, n.79, a un prezzo pari al prezzo medio riconosciuto ai certificati verdi registrato nell'anno precedente dal Gestore del mercato elettrico (GME) e trasmesso al GSE entro il 31 gennaio di ogni anno.
      Il periodo di diritto ai certificati verdi di cui all'articolo 14 del decreto legislativo 8 febbraio 2007, n. 20, resta fermo in otto anni.

    In alternativa ai CV c'è la possibilità di ottenimento dei certificati RECS, del valore ciascuno di 1 MWh di energia prodotta.


Incentivi regionali: cerca sul sito della tua regione

Benefici
Benefici economici
Gli impianti per autoconsumo possono risultare economicamente convenienti per alimentare utenze isolate in zone ventose.
Gli impianti molto più grandi riescono a sfruttare economie di scala e incentivi alla produzione di energia elettrica che ne fanno la tecnologia più competitiva rispetto alle fonti tradizionali.

Benefici ambientali
La produzione di energia elettrica attraverso generatori eolici esclude l'utilizzo di qualsiasi combustibile, quindi azzera le emissioni in atmosfera di gas a effetto serra e di altri inquinanti.
L'energia impiegata nel processo di fabbricazione degli impianti viene recuperata in pochi anni di funzionamento.
Il micro-eolico rispetta l'ambiente perchè ha dimensioni contenute e non disturba il paesaggio.

Dimensionamento
Il dimensionamento di un impianto domestico (max 200 kW destinato all'autoconsumo) è funzione di:

  • ventosità del sito;
  • area disponibile per la macchina eolica;
  • energia utilizzabile dalle utenze;
  • capitale disponibile di chi fa l'investimento.

Anche se la ventosità del sito e lo spazio a disposizione consentono di installare potenze elevate, bisogna tenere in considerazione l'effettivo fabbisogno energetico dell'utenza che si intende servire, poichè l'energia elettrica prodotta e non consumata non gode della tariffa incentivante prevista dallo scambio sul posto.
I rotori più piccoli adatti a minime applicazioni domestiche, si attestano attorno a una potenza di 500W a cui corrisponde un diametro minimo del rotore pari a poco più di un metro, fino ad arrivare a 8 metri per taglie da 15 a 20 kW
.

Il dimensionamento degli impianti di potenza nominale superiore ai 20 kW viene fatto per sfruttare al massimo il vento e lo spazio a disposizione e quindi per massimizzare la quantità di energia prodotta e immessa in rete.
Gli aerogeneratori fino a 100 kW di potenza sono dotati di rotori di diametro fino a 20 metri e possono raggiungere 20 metri di altezza.

Componenti
Una macchina eolica è molto semplice ed è composta da:

  • Rotore (pale);
  • Torre di sostegno;
  • Moltiplicatore di giri.

Se la macchina viene utilizzata per produrre energia elettrica è composta anche da:

  • Generatore; Sistema di controllo;
  • Trasformatore.

Per l'alimentazione utenze isolate occorrono:

  • Batterie di Accumulo; Inverter DC/AC (corrente continua/corrente alternata);
  • Carica batterie (convertitore AC/DC) e sistema di controllo.

Per il collegamento alla rete elettrica deve essere provvista di:

  • Quadro elettrico completo di dispositivo di interfaccia alla rete elettrica di bassa tensione; Sistema di controllo del parallelo alla rete elettrica di bassa tensione;
  • Inverter AC/DC/AC.

Schema di un aerogeneratore

Durata dell'impianto
Il tempo di vita di un impianto ammonta a circa 20 anni.

Materiali alternativi
Generatori ad asse orizzontale.
Generatori ad asse verticale.

  • Generatori ad asse orizzontale
    Esistono diverse configurazioni di turbine eoliche ad asse orizzontale: monopala, bipala, tripala, multipala. All'aumentare del numero di pale diminuisce la velocità di rotazione, aumenta il rendimento e cresce il prezzo.
    La maggior parte delle turbine costruite attualmente è ad asse orizzontale, a tre pale, caratterizzate da una coppia motrice più uniforme (con sollecitazioni minori e quindi di durata maggiore), energia prodotta leggermente superiore (cioè rendimento maggiore in linea di principio), nonchè, minore disturbo visivo, in virtù di una minore velocità di rotazione.
  • Generatori ad asse verticale
    La macchina Savonius caratterizzata da un rendimento globale molto basso (20% dell'energia posseduta dal vento) lavora bene con venti deboli ma il suo rendimento crolla con venti forti. » molto robusta e ha una forte coppia di spunto che ne consente l'avviamento con venti debolissimi.
    La macchina Darrieus è caratterizzata da grande semplicità di costruzione e da alto rendimento che si attesta intorno al 40% dell'energia del vento, e riesce a combinare i vantaggi della macchina Savonius e delle pale aerodinamiche delle macchine ad asse orizzontale. Il regime di rotazione è molto elevato mentre la coppia di spunto molto bassa non permette a questa tipologia di macchine di avviarsi spontaneamente.

 

Le attuali tipologie di aerogeneratori

Manutenzione
L'impianto funziona in modo autonomo senza richiedere interventi operativi. Periodicamente occorre verificare il buon funzionamento di tutti i componenti. Per gli impianti da qualche decina di kW si procede annualmente a una verifica di corretto funzionamento.

Domande frequenti
Sostituisce il collegamento alla rete?
Solo gli impianti situati in luoghi molto ventosi e dotati di un accumulo adeguato possono garantire un buon livello di servizio senza un collegamento alla rete elettrica, ma questa soluzione è conveniente solo per applicazioni molto particolari (ad es. pompe) o per utenze difficilmente raggiungibili dalla rete elettrica.
E se va via il vento?
L'energia viene integrata da appositi accumuli o dalla rete.

Video realizzati da EMT Energy Manager Team - CasaSoleil.it

 

Link
Turbina ad asse verticale X-ONE
Turbine as asse orizzontale BluMiniPower

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