Vademecum fonti rinnovabili
ENERGIA EOLICA
Redatto nell’ambito della
CAMPAGNA DI INFORMAZIONE, COMUNICAZIONE ED EDUCAZIONE
A SOSTEGNO DELLE FONTI RINNOVABILI,
DEL RISPARMIO E DELL’USO EFFICIENTE DELL'ENERGIA
in attuazione dell’articolo 15 del decreto legislativo 29 dicembre 2003, n. 387, e dell’articolo 1,
comma 119, lettera a), della legge 23 agosto 2004, n. 239
1
COS’È L’ENERGIA EOLICA?.............................................................................................................................. 3
1.1
Come si forma il vento? ...................................................................................................................................... 3
1.2
Come si misura il vento? .................................................................................................................................... 3
2
QUALI PAESI USANO L'EOLICO?..................................................................................................................... 6
3
I SISTEMI PER LO SFRUTTAMENTO ENERGETICO DEL VENTO........................................................... 6
4
LE CENTRALI EOLICHE ..................................................................................................................................... 7
4.1
Principi di funzionamento di un aerogeneratore ................................................................................................ 7
4.2
Quanta energia elettrica produce un aerogeneratore eolico?............................................................................ 9
4.3
Principali tecnologie presenti sul mercato,caratteristiche e applicazioni........................................................ 10
4.4
Sviluppi tecnologici........................................................................................................................................... 12
5
ASPETTI AMBIENTALI ...................................................................................................................................... 12
5.1
Integrazione con l’ambiente. ............................................................................................................................ 13
5.2
Ricadute ambientali e valutazione delle emissioni evitate................................................................................ 14
6
PARAMETRI DI DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA ................................................................................ 15
7
INDICAZIONI ECONOMICHE .......................................................................................................................... 16
8
CONTRIBUTI, FINANZIAMENTI E AGEVOLAZIONI NAZIONALI ......................................................... 18
9 PROCEDURE AUTORIZZATIVE E AMMINISTRATIVE PER L’INSTALLAZIONE DI IMPIANTI
EOLICI............................................................................................................................................................................ 20
10
NORMATIVE TECNICHE DI RIFERIMENTO............................................................................................ 22
11
I PICCOLI IMPIANTI EOLICI ( MINIEOLICO) ......................................................................................... 24
11.1
Principi di funzionamento di una turbina mini-eolica ...................................................................................... 24
12
PUNTI DI FORZA E PREVEDIBILI SVILUPPI TECNOLOGICI ............................................................. 26
13
INDICAZIONI ECONOMICHE ...................................................................................................................... 27
13.1
14
Valutazione dei risparmi energetici ed economici............................................................................................ 28
CONTRIBUTI, FINANZIAMENTI E AGEVOLAZIONI NAZIONALI ..................................................... 29
14.1
Impianti eolici di potenza non superiore a 20 kW ............................................................................................ 29
14.2
Impianti micro-eolici di potenza nominale superiore a 20 kW fino a 100 kW................................................. 29
15
Procedure autorizzative e amministrative necessarie...................................................................................... 29
17
LINKS.................................................................................................................................................................. 30
Riferimenti Bibliografici ................................................................................................................................................ 31
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 2
1 COS’È L’ENERGIA EOLICA?
L’energia eolica è l’energia posseduta dal vento.
L'uomo usa la forza del vento da migliaia di anni.
Basti pensare alla vela che fin dall'antico Egitto
muove le imbarcazioni, ha consentito commerci
altrimenti impossibili e le scoperte di grandi
continenti. Ma la forza del vento venne anche
utilizzata per azionare le macine del grano o delle
olive (mulini a vento) oppure per pompare acqua
dai pozzi. L'energia cinetica del vento
(movimento) veniva trasformata in energia
meccanica, attraverso il meccanismo dei mulini.
Solo nel 1600 si ebbero significative migliorie
specie sui profili delle pale, capaci di sfruttare meglio gli effetti della portanza. Ma l’utilizzo rimase
comunque relegato a fini meccanici, pompaggio, macina del grano, concerie, segherie,ecc..
Grazie all’'invenzione della dinamo, da parte del belga Gramme, nella metà del diciannovesimo
secolo, si aprirono nuovi orizzonti all'utilizzazione dell'energia eolica, e nel 1887 venne costruito il
primo aerogeneratore destinato alla produzione di energia elettrica.
Lo sviluppo successivo degli aerogeneratori fu molto limitato, solo nel 1970 con la crisi petrolifera
si riprese a parlare di energia eolica quale concorrenziale fonte rinnovabile.
1.1 Come si forma il vento?
L'aria della troposfera, che si estende per un'altezza di circa 11 km, è più calda nelle zone
equatoriali di quanto non lo sia nelle zone polari. Il riscaldamento dell'aria provoca una diminuzione
della sua densità e genera delle correnti ascensionali che la portano quasi al limite della troposfera e
quindi a diffondersi verso i poli terrestri dove, per effetto del raffreddamento, ridiscende a livello
del terreno. Se la terra non ruotasse avremmo una semplice circolazione d'aria dall'equatore ai poli e
ritorno. La rotazione terrestre fa sì che la direzione dell'aria di ritorno, al suo avvicinarsi alle zone
più calde, sia deviata (forza di Coriolis) assumendo direzioni prevalenti in relazione alla latitudine
considerata.
Il fenomeno non si manifesta dappertutto allo stesso modo. La superficie marina, ad esempio,
impiega più tempo a riscaldarsi rispetto alla superficie terreste. Nelle zone dove viene rilasciato
meno calore (es. le superfici marine), ovvero le zone più fredde, la pressione tende ad aumentare.
Nelle zone più calde, viceversa, la pressione tende a ridursi. L'aria delle zone ad alta pressione tende
a spostarsi verso le zone a bassa pressione, generando il "vento".
L'aria più calda tende a muoversi verso l'alto, lasciando dietro a sè una zona di bassa pressione.
L'aria calda, una volta in alto, si raffredderà per poi ricadere nelle zone fredde marine. Questo
movimento verso il basso genera una spinta dell'aria fredda marina verso le zone di bassa pressione
terrestri.
Vi sono poi condizioni geologiche locali che influenzano considerevolmente la direzione prevalente
del vento; un buon esempio è rappresentato dalla catena appenninica del centro Italia dove, per
effetto delle differenti temperature atmosferiche legate ai due bacini marini del Tirreno e
dell'Adriatico, si ha una ventosità particolarmente accentuata rispetto alla media del nostro
territorio.
1.2 Come si misura il vento?
Tutti abbiamo potuto sperimentare che il vento non è costante, cambia di forza e di direzione. Per
classificare il vento in base alla sua direzione si usa definirlo col luogo da cui proviene. A volte si
prende spunto dalla provenienza geografica. Alla nostra latitudine infatti - Greco, Libeccio se viene
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dalla Libia, Scirocco se viene dalla Siria, altre, come nella “Rosa dei venti”, viene indicato con
riferimento ai punti cardinali: vento di Nord-Est, vento di Sud-Ovest -.
La forza del vento può essere indicata o con la misura della sua velocità, e cioè in nodi, che
corrispondono alle miglia orarie (1 nodo = 1 miglio orario = 1,85 chilometri orari), o attraverso la
scala proposta dall’ammiraglio inglese Francis Beaufort, vissuto nei primi anni dell’ottocento
Egli per classificare la forza del vento ideò una scala da zero a dodici, crescente a seconda della
velocità del vento, dell’altezza delle onde marine e degli effetti prodotti. Un vento di forza zero,
viene definito da Beaufort “Calma”, e corrisponde alla descrizione di questi effetti: “il vento non
sposta il fumo che esce dai camini; mare calmo”.
Il vento di forza dodici, il massimo grado della scala, è invece chiamato “Uragano” e definito così:
“Provoca devastazioni gravissime; case seriamente danneggiate o distrutte;onde alte fino a 14
metri”.
La velocità del vento è influenzata, oltre che dai parametri atmosferici, anche dalla conformazione
di un terreno (distinta in base alla sua”rugosità).
Per definire la conformazione di un terreno sono state individuate quattro classi di rugosità:
Esempio di terreno corrispondente alla classe
di rugosità 0: la classe comprende mari,
laghi, fiordi [17]
Esempio di terreno corrispondente alla classe
di rugosità 1: aree aperte e pianeggianti senza
ostacoli [17]
Esempio di terreno corrispondente alla classe
di rugosità 2: terreni ondulati con schiere
frangivento distanziate ed edifici [17]
Esempio di terreno corrispondente alla classe
di rugosità 3: aree urbane, foreste, terreni con
molte schiere frangivento ravvicinate [17]
Occorre notare inoltre, che la rugosità andrebbe
considerata in funzione dei parametri climatici, in
quanto mutevole con l’alternarsi delle stagioni:
basti pensare alla caduta delle foglie in autunno o
ad un terreno innevato in inverno. Si potrebbe
addirittura considerare la variabilità d’intensità dei
venti in quanto quelli più forti, piegando steli e
rami della vegetazione, ne modificano la forma.
Un fenomeno simile succede in mare aperto dato
che sia la forma che l’altezza delle onde dipendono
dalla velocità del vento.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
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Di sfianco si riporta l’andamento della velocità del vento, espressa in m/s, in funzione del tipo di
rugosità e dell’altezza dal suolo.
Gli strumenti per misurare il vento sono gli anemometri o anemografi (dal greco anemos = vento e
metron = misura o grapho = scrittura). Gli anemometri vengono posizionati ad una certa altezza dal
suolo, in modo che possano rilevare le condizioni di ventosità che successivamente verranno
sfruttate dagli aerogeneratori.
Gli anemometri più diffusi sono:
• A coppe
• A pale
Il primo può avere due o tre coppe, la rotazione del mulinello viene
attivata dalla diversa resistenza che il vento incontra sui due lati delle
coppe, l'uno concavo e l'altro convesso. La velocità di rotazione è
direttamente proporzionale alla intensità del vento. Invece, l'elemento
sensibile per la direzione è costituito da una banderuola che si orienta
secondo la provenienza del vento.
L’anemometro a pale è simile al precedente , salvo che il mulinello
porta sei o otto palette orizzontali.
In entrambi li strumenti un contatore, elettrico o meccanico, misura il numero di giri del mulinello
in un certo intervallo di tempo. Mediante opportune tabelle di taratura è possibile risalire alla
velocità del vento.
Esistono anche anemometri che sfruttano la tecnologia ad ultrasuoni, per la misura del vento,
decisamente più costosi, senza parti in movimento, adatti soprattutto ad operare in severe
condizioni ambientali, anche marine.
Anemometro installato
Anemometro a ultrasuoni
Da rilevare inoltre la tecnologia laser di grande ausilio quando si opera in condizioni ambientali
difficili, grazie alla assoluta indipendenza di funzionamento rispetto a fattori fondamentali di
disturbo, quali temperatura, pressione, umidità, densità, che normalmente possono vanificare i
tentativi di misura precisa
Gli anemometri possono essere posizionati a diverse altezze 10-20-50-100 m, in una torre di misura
anemometrica, per valutare come varia l’intensità del vento alle diverse quote dal terreno.
L’analisi statistica dei dati raccolti, consente di effettuare, attraverso lo studio delle serie storiche,
valutazioni razionali in ordine alla produttività di aerogeneratori di varia taglia. Questo genere di
studi è fondamentale al fine di dimensionare e posizionare i parchi eolici e ottimizzarne la loro
complessiva produzione di energia.
.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
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2 QUALI PAESI USANO L'EOLICO?
Molti paesi del nord Europa sfruttano i forti venti per
generare energia. Nell'immaginario collettivo è facile che
venga in mente l'Olanda ed i suoi storici mulini a vento; in
realtà il paese a più largo consumo di energia eolica è
invece la Germania, seguita dalla Spagna e dalla
Danimarca.
Per il buon funzionamento degli impianti eolici è
fondamentale e importante che il vento, oltre ad essere
forte, sia anche costante, caratteristiche tipiche dei venti
del Mare del Nord.
L'Italia si colloca al quarto posto nella UE per potenza
installata di energia eolica. Va comunque notato che il dato
è solo apparentemente positivo.
Il nostro Paese si colloca infatti molto vicino al gruppo dei
paesi con bassa energia eolica installata e molto lontano
dai livelli di Germania, Spagna e Danimarca. Basti pensare
che la Spagna ha installato nuovi impianti eolici nel solo
2003 per oltre il doppio dell'intera potenza eolica italiana.
In tabella è riportata la situazione a fine 2003.
dati in MW installati - Fonte European Wind Energy
Association (gennaio 2004)
Totale Installato
installato nel 2003
(MW)
(MW)
Germania
14.609
2.645
Spagna
6.202
1.377
Danimarca
3.110
243
Italia
904
116
Olanda
873
196
UK
649
103
Austria
415
276
Svezia
399
54
Grecia
375
78
Portogallo
299
107
Francia
239
91
Irlanda
186
49
Belgio
68
33
Finlandia
51
8
Lussemburgo
22
5
Totale UE 15 23.056
5.871
Paese
3 I SISTEMI PER LO SFRUTTAMENTO ENERGETICO DEL VENTO
Le principali applicazioni dell'energia eolica riguardano:
• la produzione di energia elettrica da immettere nella rete;
• la fornitura di energia elettrica ad utenze isolate;
• la ricarica di batterie;
• il sollevamento di acqua dai pozzi.
Il principale vantaggio dello sfruttamento dell'energia eolica è la disponibilità pressoché infinita e
totalmente gratuita della fonte energetica ed un impatto ambientale sostanzialmente limitato al
fattore visivo.
Il limite di un aerogeneratore sta nella ridotta densità dell'aria, che genera potenze limitate
relativamente alle dimensioni dell’aerogeneratore eolico. Per avere un'idea dei rapporti in gioco
basti considerare che la densità dell'aria, pari a circa 1,225 kg/m3, è in rapporto 1/816 rispetto a
quella media dell'acqua. Accade così che una potenza di 1 MW rappresenti più o meno il limite
inferiore per quanto riguarda l'applicabilità di una turbina idraulica, ma sia una potenza di tutto
rispetto per un aerogeneratore.
Se si osserva un generatore eolico, specialmente in fotografia, dove si perde l'effetto imponente
della torre di sostegno e delle gigantesche pale in rotazione, si ha la sensazione di trovarsi di fronte
ad una macchina abbastanza banale, una variante dei mulini a vento che sopravvivono nel mondo
con finalità puramente turistiche. In realtà la tecnologia utilizzata per progettare e costruire un
generatore eolico è molto sofisticata e direttamente mutuata dall'ingegneria aeronautica.
Dal punto di vista delle tipologie di impiego, gli aerogeneratori possono attualmente essere
raggruppati in due grandi categorie: le macchine destinate alla realizzazione delle centrali eoliche
(aerogeneratori propriamente detti) e quelle che vengono definite macchine minieoliche. La
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
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differenza sostanziale tra le due tipologie di macchine riguarda la potenza elettrica e la dimensione
delle stesse.
Fanno parte della prima categoria gli aerogeneratori per la produzione di energia elettrica da
immettere in rete e per l’alimentazione di grandi utenze isolate. Essi hanno una potenza elettrica che
varia da 300-400 kw fino a circa 3.5 MW, pur se iniziano ad affacciarsi sul mercato macchine
ancora più potenti, es. 5 MW per impianti off shore. Il loro impiego in gruppi costituiti da più
macchine (in genere 10-20 in Italia) collegate alla rete di media-alta tensione costituiscono una
centrale eolica.
Si definiscono minieoliche le macchine eoliche che generano potenze fino a 20 kW destinate
all’autoconsumo di energia ma anche le macchine da 20 a 100 kw, che sono considerate di uso
"industriale" e la cui energia elettrica prodotta può essere immessa in rete, possono far parte di
questa definizione.
Tecnicamente gli aerogeneratori di piccola taglia presentano le stesse caratteristiche degli
apparecchi di taglia superiore, ma la diffusione ancora limitata ne determina un più elevato costo
medio riferito alla potenza nominale installata, valutabile in circa 2.500 – 3.500 €/kW, contro un
costo compreso fra 800 e 1.000 €/kW per gli aerogeneratori di taglia medio-grande, a seconda delle
caratteristiche morfologiche del sito prescelto.
Un punto di forza del minieolico va ricercato nelle dimensioni contenute dell’aerogeneratore, nella
buona capacità produttiva degli apparecchi e nella praticità d’installazione, su torri di altezza
contenuta fra 3 e 20 metri che non presentano alcun carattere di invasività nel territorio circostante.
Vengono usate tipicamente per le utenze isolate, unitamente ad un sistema di batterie per
l’accumulo dell’energia prodotta, possono essere allacciate direttamente in rete, possono alimentare
piccole reti, sistemi di pompaggio e recinzioni elettrificate. Questi sistemi garantiscono alta
affidabilità di funzionamento ed allo stesso tempo non richiedono significativi interventi di
manutenzione.
4 LE CENTRALI EOLICHE
Una centrale eolica è una vera e propria centrale elettrica, ma l'elettricità prodotta ha una
caratteristica unica che la differenzia da quella prodotta da tutte le altre tipologie di centrale elettrica
tradizionale: è assolutamente pulita, ottenuta senza inquinamento, senza emissione di gas-serra o di
radiazioni elettromagnetiche di qualsiasi tipo e con il minimo impatto ambientale sull'ecosistema.
Una centrale eolica è costituita da una serie di aerogeneratori disposti secondo geometrie ben
predeterminate al fine di non creare ostacoli reciproci tra le macchine e di consentire la migliore
esposizione verso le direzioni predominanti dei venti.
4.1 Principi di funzionamento di un aerogeneratore
Il principio di funzionamento di un aerogeneratore è semplice: la spinta del vento è raccolta dalle
pale che grazie al loro profilo aerodinamico la trasformano in movimento rotatorio.
Questa rotazione aziona un generatore di corrente, situato alla sommità della torre, che produce
energia elettrica.
Un aerogeneratore della potenza di 1 MW ha un rotore di circa 55 metri ed è collocato su una torre
di sostegno di altezza pari al diametro del rotore.
Generalmente la vita media di queste macchine è di 20 – 25 anni per un funzionamento di 110.000
– 120.000 ore.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
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Fonte ENEA [1]
In via esemplificativa un aerogeneratore è composto da [1]:
• Fondazioni servono per ancorare la struttura che deve resistere alle sollecitazioni e alle
vibrazioni causate dal vento;
• Torre di sostegno sostiene la navicella e il rotore, e può essere in metallo (tubolare o a
traliccio), in cemento armato e con fibre sintetiche;
• Rotore è costituito da un mozzo su cui sono fissate le pale. Le pale più utilizzate sono
realizzate in fibra di vetro. I rotori a due pale sono meno costosi e girano a velocità più
elevate. Sono però più rumorosi e vibrano di più di quelli a tre pale. Tra i due la resa
energetica è quasi equivalente. Sono stati realizzati anche rotori con una sola pala,
equilibrata da un contrappeso. A parità di condizioni, questi rotori sono ancor più veloci dei
bipala, ma hanno rese energetiche leggermente inferiori. Ci sono anche rotori con numerose
pale, di solito 24, che vengono impiegati per l’azionamento diretto di macchine, come le
pompe per il sollevamento dell’acqua. Sono stati messi a punto anche dei rotori con pale
“mobili”: variando l’inclinazione delle pale al variare della velocità del vento è possibile
mantenere costante la quantità di elettricità prodotta dall’aerogeneratore.
• Navicella è una cabina in cui sono ubicati tutti i componenti di un aerogeneratore, ad
eccezione, naturalmente, del rotore e del mozzo. La navicella è posizionata sulla cima della
torre e può girare di 180° sul proprio asse. Per assicurare sempre il massimo rendimento
dell’aerogeneratore è importante mantenere un allineamento più continuo possibile tra l’asse
del rotore e la direzione del vento. Negli aerogeneratori di media e grossa taglia,
l’allineamento è garantito da un servomeccanismo, detto sistema di imbardata, mentre nei
piccoli aerogeneratori è sufficiente l’impiego di una pinna direzionale. Nel sistema di
imbardata un sensore, la banderuola, indica lo scostamento dell’asse della direzione del
vento e aziona un motore che riallinea la navicella
• Freno è costituito da due sistemi indipendenti di arresto delle pale: un sistema di frenaggio
aerodinamico e uno meccanico. Il primo viene utilizzato per controllare la potenza
dell’aerogeneratore, come freno di emergenza in caso si sovravelocità del vento e per
arrestare il rotore. Il secondo viene utilizzato per completare l’arresto del rotore e come
freno di stazionamento.
• Generatore trasforma l’energia meccanica in energia elettrica;
• Sistema di imbardata, tiene allineato l’asse del rotore con la direzione del vento;
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 8
•
•
Moltiplicatore di giri, serve per aumentare il numero di giri compiuti dal rotore in modo da
migliorare il rendimento del generatore di elettricità;
Sistema di controllo Il funzionamento di un aerogeneratore è gestito da un sistema di
controllo che svolge due diverse funzioni. Gestisce, automaticamente e non,
l’aerogeneratore nelle diverse operazioni di lavoro e aziona il dispositivo di sicurezza che
blocca il funzionamento dell’aerogeneratore in caso di malfunzionamento e di sovraccarico
dovuto ad eccessiva velocità del vento.
Le rimanenti opere edili dell’impianto si riferiscono a:
• Scavi per cavidotti, viabilità necessaria per lo spostamento delle gru e i componenti dei
generatori, eventuali edifici di servizio per la sottostazione;
• componenti elettromeccaniche: box con quadri elettrici e trasformatore da bassa a media
tensione, apparecchiature per il controllo a distanza, cablaggi interrati per il collegamento
elettrico delle macchine;
• collegamento alla rete: cavidotto aereo o interrato per il collegamento alla rete di
trasmissione in media tensione.
La produzione di energia elettrica di un aerogeneratore dipende dalla velocità del vento, al variare
della quale si produrrà una diversa potenza di energia elettrica.
250
potenza nominale
Curva di potenza dell’ aerogeneratore
Vestas V27
200
Potenza [kW]
L’avviamento
dell’aerogeneratore
avviene in presenza di un vento di
velocità sufficiente (detta velocità di
100
cut-in), solitamente dell’ordine dei 3÷4
m/s per macchine di media taglia da
50
qualche centinaio di kW di potenza.
0
La fermata della macchina, avviene
0
5
10
15
20
25
quando vi è un vento di velocità
cut-in
cut-out
velocità del vento [m/s]
superiore a quella massima per la quale
la macchina è stata progettata (detta velocità di cut-off) intorno ai 25 m/s.
150
4.2 Quanta energia elettrica produce un aerogeneratore eolico?
L’energia prodotta annualmente da un aerogeneratore, dipende sia dalle condizioni di vento come si
evince dalla curva di potenza appena descritta, sia dalle caratteristiche costruttive della macchina.
Si supponga di considerare una macchina di 1500 kW di potenza, questa eroga la piena potenza
elettrica (1500 kW) per velocità del vento comprese tra 12 e 25 metri al secondo. Per calcolare la
produzione teorica di energia elettrica dell'aerogeneratore andrà rilevata la "velocità media del
vento" della zona in cui sarà posizionato l'aerogeneratore.
Ipotizzando un funzionamento annuale di 2000 ore( valore consono alle condizioni di ventosità del
nostro Paese) si possono ottenere le seguenti produzioni di energia:
• Per velocità medie del vento di 7.5 m/s l'aerogeneratore produrrà circa 0.8 GWh l'anno.
• Per velocità medie del vento di 10 m/s l'aerogeneratore produrrà circa 2.2 GWh l'anno.
• Per velocità medie del vento di 15 m/s l'aerogeneratore produrrà circa 3 GWh l'anno.
Lo sfruttamento dell'energia eolica presuppone innanzitutto una conoscenza approfondita dei
meccanismi fisici che provocano e regolano il vento terrestre. L'individuazione di siti aventi
caratteristiche ottimali per quanto riguarda lo sfruttamento dell'energia eolica è il primo
fondamentale passo e grande cura deve essere spesa in questa attività. Vengono eseguite campagne
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 9
di misurazione del vento per un periodo di tempo sufficientemente lungo (almeno un anno) al fine
di garantire poi una buona resa dell'impianto. Nel caso dei grandi impianti eolici, tale durata è di
due - tre anni, un limite minimo necessario a garanzia della qualità e costanza dei venti. Parametri
importanti sono:
• Percentuale di tempo in cui il vento ha velocità idonea ad un corretto funzionamento del
generatore eolico.
• Qualità del vento che deve essere il più possibile uniforme.
• Direzione prevalente del vento che risulta fondamentale relativamente alla locazione
dell'aerogeneratore, in particolare nel caso di installazione multiple (wind-farm).
La valutazione delle caratteristiche del vento (principalmente direzione prevalente e intensità
media) sono determinanti per una corretta progettazione del siting degli aerogeneratori e del loro
congruente dimensionamento. Gli errori derivanti da una non corretta analisi sui dati di derivazione
anemometrica possono determinare un parco eolico non efficiente, con gli aerogeneratori che non
sono in grado di sfruttare la stessa dinamica del vento. Sbagliate ipotesi sulla ventosità del sito,
possono pregiudicare di conseguenza il ritorno economico previsto, alterando lo studio di fattibilità
dell’impianto effettuato nella fase preliminare della realizzazione del parco eolico.
Assume un importanza fondamentale lo studio statistico, basato sui dati storici riferiti ad un arco
temporale minimo di un anno nei casi più semplici e che può è deve essere esteso a diversi anni nei
restante casi, questo affinché si possano evitare discrasie tra la potenzialità del sito individuato e
una corretta valutazione delle caratteristiche della struttura produttiva.
In tal senso, appare ancor più evidente l’importanza di una corretta scelta del sito al fine di
assicurare all’impianto un numero di ore annue di funzionamento sufficiente a ripagare
l’investimento iniziale.
4.3 Principali tecnologie presenti sul mercato,caratteristiche e applicazioni.
Gli aerogeneratori sono classificati in due grandi categorie in base alla disposizione dell’asse del
rotore rispetto alla direzione del vento [4]:
• ad asse orizzontale (HAWT = Horizontal Axis Wind Turbine);
• ad asse verticale (VAWT = Vertical Axis Wind Turbine);
Aerogeneratore ad asse
orizzontale [3]
Aerogeneratore ad asse verticale
[3]
La differenza sostanziale deriva dal loro diverso comportamento nei riguardi della direzione del
vento: i primi hanno bisogno di orientarsi in modo da ricevere il vento ortogonalmente al rotore, i
secondi sono sfruttano il vento in qualsiasi direzione.
A causa dei rendimenti più elevati, a parità di costi, quasi tutte le installazioni eoliche adottano
rotori con asse orizzontale.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
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Nei rotori ad asse verticale le pale si muovono nella direzione del flusso d’aria. In questo tipo di
rotore non serve un sistema di orientamento delle pale, tuttavia non tutta la superficie è esposta al
vento visto che mentre una pala raccoglie il flusso d’aria e viene spinta, l’altra gira in senso
contrario opponendosi con la conseguente riduzione del rendimento. Le caratteristiche principali di
questa tipologia di rotore eolico sono:
• bassa velocità di rotazione;
• coppia meccanica elevata;
• modesto rendimento.
Sono adatti per utilizzazioni meccaniche come le pompe per l'acqua. In effetti il loro uso è limitato
anche se vi sono studi e ricerche per migliorare quel tipo di tecnologia.Attualmente gli
aerogeneratori sono disponibili con potenze e dimensioni differenti [4]:
• di piccola taglia (diametro del rotore D <20 m e potenza P < 100 kW); vengono usualmente
impiegati in applicazioni per utenze isolate sono caratterizzate da basse performance;
• di media taglia (diametro del rotore 25 <D < 60 m e potenza 100 <P < 850 kW); vengono
usualmente impiegati nelle centrali eoliche;
• di grande taglia (diametro del rotore D> 55 m e potenza P> 1000 kW) (si hanno esempi di
macchine da 3500 kW per impianti on-shore e di qualche macchina di 5000 kW per impianti
off-shore); sono impiegati per ridurre il numero degli apparecchi nelle centrali eoliche con
vantaggi economici di scala a parità di potenza complessiva (legati ai costi di impianto es.
fondazioni, strade, connessioni..) ed ambientali.
Altezza
Diametro
Torre
rotore
Taglia
m
m
0,4 – 100
1 – 25
3 – 25
Piccola
100 – 1000
25 – 60
25 – 60
Media
60 - 70
60 – 100
Grande 1000 – 3.000
(Fonte: GWEC)
Gli aerogeneratori possono essere collocati sia sulla terra ferma (on shore), sia fuori costa (offshore).
Il parco eolico on - shore “Wind farm”
L'esempio tipico di parco eolico è costituito dalla
wind-farm, "fattorie del vento", in cui gli
aerogeneratori sono disposti sul territorio e collegati
attraverso una unica linea alla rete locale e nazionale.
Un parco eolico costituito da 30 aerogeneratori da
300 kW ciascuno, ubicato in una zona con venti dalla
velocità media di 7 m/s, che consenta di raggiungere
la potenza nominale degli aerogeneratori, può
produrre per un funzionamento annuo di 2000 ore, 20 milioni di kWh all'anno, riuscendo a coprire
il fabbisogno di circa 7.000 famiglie.
Potenza
kW
Il parco eolico “off-shore”
Gli impianti offshore non sono altro che windfarm costruite in mare. Rispetto alle wind-farm
presentano maggiori costi di realizzazione.
Ricoprono un ruolo importante soprattutto nel
nord Europa dove si hanno condizioni di vento
che giustificano tali investimenti. Lo
sfruttamento di questi impianti potrebbe
portare alla produzione del 20% del fabbisogno
elettrico dei paesi costieri. Gli aerogeneratori
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 11
che vengono utilizzati negli impianti off-shore hanno potenze che vanno da 1 MW a 3.5 MW e vi
sono alcune macchine recentemente realizzate che hanno una potenza di 5 MW .Si stima che in
Italia si potrebbe arrivare all’installazione di 3.000 MW, in grado di fornire il 4% dell’ attuale
consumo di energia elettrica. Nel nostro Paese non è presente nessun impianto off-shore.
4.4 Sviluppi tecnologici
Negli ultimi 10 anni gli aerogeneratori non hanno subito cambiamenti d'ordine concettuale. I
principali progressi sono stati fatti nell’ottimizzazione delle strutture e del sistema di controllo, che
hanno portato al miglioramento delle prestazioni in termini di affidabilità, di efficienza ed alla
riduzione dei costi d'investimento e di gestione. Possiamo dire che l'evoluzione dell'aerogeneratore
è stata determinata principalmente dall'evoluzione tecnologica degli strumenti per la progettazione e
solo in misura minore da innovazioni costruttive.
Il margine per migliorare le prestazioni delle macchine risulta però molto limitato, la ricerca
tecnologica si sta indirizzando verso la realizzazione di macchine eoliche di potenza superiore ai 3,5
MW, l’ottimizzazione del profilo alare e l’aerodinamicità della pala, con lo scopo di incrementare il
rapporto tra la potenza effettiva di uscita e la potenza massima estraibile dal vento, che ha già
raggiunto livelli di efficienza, dell’ordine del 60-70% (comprese le perdite aerodinamiche,
meccaniche ed elettriche).
Le strategie per aumentare l’energia prodotta e ridurre i costi possono riassumersi in:
• aumento della taglia degli aerogeneratori;
• riduzione dei componenti ;
• riduzione dei pesi utilizzando sempre di più strutture meno rigide;
• alberi a velocità variabile: si fa girare il rotore alla stessa velocità di quella del vento e così
si aumenta la resa.
5. ASPETTI AMBIENTALI
Il corretto inserimento degli impianti eolici nel paesaggio assume rilevanza, soprattutto nel nostro
paese, considerato il ricco patrimonio culturale ed ambientale esistente. A questo fine sono stati
introdotti dei criteri approvati dalla Conferenza Unificata Stato- Regioni volti a favorire lo sviluppo
delle energie rinnovabili nel rispetto dell’ambiente e del paesaggio, con l’obiettivo di creare il
minor impatto possibile sul sistema locale. Fra i criteri di carattere generale vanno richiamati: la
buona progettazione degli impianti e l’adesione ai sistemi di qualità ( ISO 9000 ) e ai sistemi di
gestione ambientale ( ISO 14000 e EMAS ); il coinvolgimento, da parte delle Regioni, delle
strutture periferiche del Ministero per i beni e le attività culturali, attraverso la costituzione di tavoli
tecnici di concertazione, per favorire una più adeguata individuazione delle aree e dei siti nei quali
gli interventi hanno maggiore impatto paesaggistico o difficilmente compatibile con le valenze
culturali dei luoghi e delle strutture; il coinvolgimento delle diverse realtà locali sin dalle prime fasi
della pianificazione dei progetti, la comunicazione e il confronto con queste realtà per valutarne
l’accettabilità, i possibili vantaggi, e realizzare la più ampia condivisione dei progetti da parte dei
soggetti territoriali..
Le centrali eoliche, che costituiscono una risorsa importante a livello mondiale per la produzione di
energia da fonti rinnovabili, entrano a tutti gli effetti a far parte del paesaggio. Esse costituiscono
una vera e propria infrastruttura che si configura per avere un basso impatto ambientale tanto più
quanto alla loro realizzazione ha concorso l’impegno multidisciplinare dei tecnici (
architetti,ingegneri, tecnici del paesaggio, economisti territoriali ), delle istituzioni e delle realtà
locali.
L'energia eolica è una fonte rinnovabile di energia, la quale a differenza dei combustibili fossili e
nucleari destinati ad esaurirsi, può essere considerata inesauribile e disponibile in molte zone del
pianeta, non provoca emissioni dannose per l'uomo e per l'ambiente.
Gli aerogeneratori non determinano alcun tipo di inquinamento atmosferico radioattivo o chimico,
visto che i componenti usati per la loro costruzione sono materie plastiche e metalliche di facile
riciclabilità anche a seguito di eventuali dismissioni. Una ulteriore valutazione che deve essere
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 12
effettuata riguarda principalmente le forme di inquinamento evitato strutturando centrali eoliche in
luogo di centrali elettriche tradizionali che immettono sostanze nocive nell’atmosfera.
Lo scenario di crescita occupazionale legato alle fonti rinnovabili e all’eolico in particolare, è
impressionante. In Germania, la quale detiene il primato europeo di potenza eolica installata, gli
occupati nel settore delle rinnovabili nel 2005 hanno superato quota 150mila, e di questi oltre
70mila nel settore eolico.
Di seguito si riporta l’evoluzione dell’occupazione in Europa negli ultimi anni, specificando gli
impieghi del personale nella produzione industriale degli aerogenatori, l’installazione e la loro
manutenzione, quest’ultima è in netto incremento percentuale rispetto alle due voci precedenti.
Occupazione nel settore eolico nell’Unione Europea (1998-2002)
Produzione Installazione Manutenzione Totale
16.725
7.400
950
25.075
1998
47.625
21.150
3.500
72.275
2002
185 %
185 %
268 %
188 %
% di crescita
Fonte EWEA
5.1 Integrazione con l’ambiente.
L’area interessata dall’impianto.
In base al rapporto tra la potenza degli impianti e il terreno complessivamente necessario (anche per
la distanza delle macchine), la densità di potenza per unità di superficie è circa di 10 W/m2 [18].
Tuttavia le macchine eoliche e le opere di supporto (cabine elettriche, strade) occupano solamente il
2-3% del territorio per la costruzione di un impianto, quindi la densità di potenza ottenibile è da
considerarsi nettamente superiore, dell’ordine delle centinaia di W/m2.
Va inoltre ricordato che la parte del terreno non occupata dalle macchine può essere impiegata per
altri scopi, come l’agricoltura e la pastorizia, senza alcuna controindicazione.
Impatto visivo
Gli aerogeneratori per la loro configurazione sono visibili nel contesto in cui vengono inseriti, in
modo più o meno evidente in relazione alla topografia e all’antropizzazione del territorio.
Un aerogeneratore da 500 kW di potenza ha un diametro del rotore e un’altezza della torre di circa
40 metri, mentre uno da 1500 kW misura, per questi due valori, circa 60 m. L’impatto nel paesaggio
tra i due tipi di macchina è moderatamente diverso, per cui aumentare la taglia delle macchine
potrebbe ridurre, a parità di potenza globale installata, l’impatto visivo.L’impatto visivo è anche un
aspetto che riguarda l’accettazione culturale degli impianti di energia rinnovabile nel territorio e la
loro integrazione
complessiva nel paesaggio; comunque è possibile ridurre al minimo l’impatto visivo assicurando
una debita distanza tra gli impianti e gli insediamenti abitativi.
Sono state individuate, inoltre, soluzioni costruttive tali da ridurre tale impatto: impiego di torri
tubolari o a traliccio a seconda del contesto, di colori neutri, adozione di configurazioni geometriche
regolari con macchine ben distanziate.
Impatto acustico .Il rumore emesso da una centrale eolica non è percettibile dalle abitazioni,
poiché una distanza di poche centinaia di metri è sufficiente a ridurre la bassa rumorosità
dell’impianto. In generale, la tecnologia attuale consente di ottenere, nei pressi di un
aerogeneratore, livelli di rumore alquanto contenuti, tali da non modificare il rumore di fondo, che,
a sua volta, è fortemente influenzato dal vento stesso, con il risultato di mascherare ancor più il
contributo della macchina.
Interferenze sulle comunicazioni. Le interferenze sulle comunicazioni che possono essere un
aerogeneratore sono analoghe a quelle che si possono verificare con un qualsiasi ostacolo. Una
adeguata distanza degli aerogeneratori fa sì che l’interferenza sia irrilevante. Per ciò che concerne le
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 13
interferenze elettromagnetiche, queste vengono generate da parti metalliche in rotazione. Poiché le
macchine dell'attuale generazione hanno pale costruite con materiali non metallici il fenomeno non
é particolarmente significativo.
Flora e fauna.L’impatto sulla flora e sulla fauna è praticamente irrilevante, infatti il numero delle
collisioni tra gli aerogeneratori e i volatili è estremamente basso, questo anche in relazione al
numero delle collisioni causate dalle auto o dai tralicci della luce o del telefono.
Si possono segnalare i risultati di una ricerca realizzate negli Stati Uniti (Erikson e altri, 2001) che
stima la mortalità dell'avifauna per collisione causata dagli impianti eolici pari allo 0,01-0,02% di
tutte le morti per collisioni dei volatili.
5.2 Ricadute ambientali e valutazione delle emissioni evitate
Gli impianti eolici, insieme agli impianti idroelettrici, sono in grado di sostituire quote significative
di impianti basati su fonti fossili, per cui per ogni unità di energia elettrica prodotta da queste fonti,
sono risparmiati significativi quantitativi di emissioni inquinanti, altrimenti prodotti da impianti a
fonte fossile.La tabella seguente evidenzia le emissioni evitate grazie alle centrali eoliche
attualmente installate in Italia (1400 MW[ 5]) e il contributo di un aerogeneratore della potenza
nominale installata di 1 MW ipotizzando un funzionamento di 2000 ore l’anno.
Potenza
1MW
Energia
Prodotta
2 GWh
Emissioni
evitate CO2
2000
tonnellate
2.8 M
tonnellate
2800
1400
GWh
MW
Fonte: MAP.
Emissioni
evitate SO2
2.8 tonnellate
Emissioni
evitate NO2
3.8 tonnellate
3.960 M
tonnellate
5.320 M
tonnellate
Il Ministero delle Attività Produttive prevede per il 2010 una domanda elettrica pari a 370 TWh
(con un aumento medio annuo del 2,3% rispetto ai dati del 2004).
La tabella successiva contiene i dati della produzione di energia elettrica riferita alle diverse fonti
energetiche, con la previsione del loro impiego nel 2010.
ITALIA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA (TWh)
1991
28.5
39.5
104.3
46.3
2000
26.3
97.6
85.9
51.4
2004
47.1
127.0
47.2
53.8
2010
60.0
166.3
10.5
70.0
4.3
8.7
17.9
11.3
219.3
269.9
293.0
fonte : MAP 2005 Maggio [6]
318.1
Carbone
Gas
Petrolio
Rinnovabili
Altri combustibili
Totale
Dai dati emerge che il governo punta a una forte riduzione del petrolio sfruttando l’evoluzione delle
energie rinnovabili.
La sola proposta di un installazione eolica di 10.000 MW, ipotizzando un funzionamento annuo di
2000 ore, contribuirebbe con una produzione di 20 TWh.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 14
CONTRIBUTO DI 10.000 MW DI EOLICO [6]
Potenza elettrica nominale (MW)
Energia elettrica prodotta (TWh)
Emissioni evitate di CO2 (Mt) (a)
Consumo interno lordo di energia eletttrica al 2010 (TWh)
Contributo dell’eolico alla produzione di energia elettrica al 2010
Contributo dell’eolico all’obiettivo nazionale di riduzione dei
Gas Serra
Contributo dell’eolico all’obiettivo di riduzione dei Gas Serra nel
settore elettrico.
(a) Valore riferito alla sostituzione di centrali tradizionali a olio
6
10.000
20
14.4
370
6%
14.4 %
27.3%
PARAMETRI DI DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA
La scelta della localizzazione deve essere preceduta da un’attenta analisi e misura dei dati relativi
alla velocità e direzione del vento ovvero alla costruzione della “mappa eolica” del luogo.
Mappa europea del vento on-shore.
La Sardegna e il Meridione sono le aree italiane a più alto potenziale eolico.
(Fonte: windatlas [7])
Trattandosi di valutazioni statistiche, affinché i dati abbiano reale significato, è necessario che le
misure vengano condotte per un periodo continuativo di almeno 3-5 anni.
Per il dimensionamento giocano un ruolo fondamentale i seguenti parametri:
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 15
Parco eolico on-shore “Wind farm”
• ventosità caratterizzata da una media annua compresa tra 6,2 e 7,5 m/s ed intensità della
turbolenza tra 12 e 16%;
• posizione ideale per un aerogeneratore è in un terreno piano e vasto, con una pendenza
compresa tra i 6 e i 16 gradi.
• distanza dalla rete elettrica in alta tensione compresa tra 500 m e 2-3 km al massimo;
• esistenza di un buon collegamento con la rete viaria, la cui larghezza consenta il transito agli
automezzi che trasportano le navicelle e le torri delle turbine.
Parco eolico off-shore
L’applicazione off-shore della tecnologia eolica ha iniziato a svilupparsi da circa 15 anni. I siti
eolici off-shore, generalmente, presentano una ventosità che supera la velocità di 7-8 metri al
secondo ed sono ubicati in siti, con fondali poco profondi (da 5 a 40 metri), che distano da 1,5 e
fino a 5- 10 km dalla costa.
L’impatto ambientale è irrilevante ed il rapporto costi-benefici decisamente positivo. Gli impianti
off-shore sono una carta da giocare nel prossimi futuri. Alcuni istituti e società di ricerca hanno
realizzato delle mappe dei venti e indicato, anche in modo approfondito, le aree più utilizzabili ai
fini energetici. Ci sono dunque aree importanti nel mediterraneo con grandi potenzialità e fra queste
le aree del golfo del Leone, il versante ovest e sud-ovest di Corsica, Sardegna, Sicilia e le costa del
basso adriatico e dello Ionio.
Mappa europea del vento off-shore (Fonte: windatlas [7])
7 INDICAZIONI ECONOMICHE
L'energia eolica è tra le fonti rinnovabili quella tecnologicamente più matura e più vicina alla
competitività economica.
I costi per l’installazione di una centrale eolica (on –shore) si aggirano mediamente attorno a 0,8/1
Meuro per MW installato.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 16
Tali costi comprendono tutte le fasi necessarie allo sviluppo di una centrale:
• la fase iniziale (individuazione del sito, studio della ventosità del sito)
• iter autorizzativi, accordi con i proprietari dei terreni, ecc.;
• la progettazione esecutiva della centrale;
• la realizzazione della centrale.
Voce di costo
Percentuale
Aerogeneratore
81.9
Fondazioni
4.8
Istallazione
1.1
Connessione alla
6.6
Sistemi
di
0.2
Consulenza
0.9
Terreno
2.9
Costi finanziari
0.9
Costruzione
0.7
Totale
100
Fonte: EWEA [8] (European Wind Energy Associaton)
Il costo dell'unità di energia (kWh) prodotta da impianti eolici è frutto di un calcolo piuttosto
complesso. La sua valutazione deve tenere conto di diversi fattori: in primo luogo, l’investimento
iniziale dell'impianto, sul quale si è visto incide per circa l’80% il costo delle macchine; inoltre,
occorre considerare la vita utile dell'impianto e il relativo ammortamento, i tassi di finanziamento, i
costi di esercizio e di manutenzione (1-3% dell'investimento), l'energia globale prodotta su base
annua.
Costo
Costo
Energia
Tipo di impianto
Investim.
Cent€ / kWh
Euro / kW
Impianto eolico a
800 - 1000
4.65 - 6.71
terra
Impianto
eolico
2100
8.60
offshore
Fonte ENEA [1]
Il tempo di ritorno dell’investimento per l’operatore varia in funzione del costo dell’elettricità
pagato dall’utente finale o dalle aziende acquirenti.
I produttori che, in Italia, intendono immettere nella rete di media o alta tensione elettricità generata
da macchine eoliche possono valorizzarla attraverso due meccanismi.
• cessione alla rete dei kWh prodotti;
• vendita dei certificati verdi, associato alla produzione di una quantità pari o multipla di
50.000 kWh.
Naturalmente, occorre effettuare una stima della quantità di energia prodotta dal sito eolico.
Di seguito si riportano i ricavi ottenibili considerando due impianti, uno da 1 MW e l’altro da 25000
MW di potenza installata e funzionanti per 2000 ore all’anno.
Potenza Energia prodotta
Ricavi
Ricavi
Tot. ricavi
installata
vendita energia vendita C.V.
2000 MWh
€ 136.000
€ 194.780 € 306.780
1 MW
50000 MWh
€ 3.410.000
€ 4.869.500 € 7.669.500
25 MW
Il calcolo è stato effettuato considerando il prezzo dei Certificati Verdi stabilito dal GRTN nel 2004
pari a 97.39 €/ MWh [9], mentre quello riferito alla vendita dell’energia elettrica prodotta, al Marzo
del 2005 è di 0,0682 € /kWh .
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 17
8
CONTRIBUTI, FINANZIAMENTI E AGEVOLAZIONI NAZIONALI
L'incentivazione per le fonti di energia rinnovabili applicabile all’energia eolica avviene secondo tre
meccanismi fondamentali [10]:
• certificati verdi, rilasciati per produzioni superiori ai 50 MWh/anno e per la durata di anni 8
(Rif. Dlgs n. 79 del 16 marzo 1999);
• provvedimento CIP6/92, schema di incentivo basato su sussidi ( non in vigore per i nuovi
impianti);
• RECS e marchi di qualità, ossia certificazioni volontarie che nel nostro paese sono in fase di
avvio.
Decreto Legislativo 16 marzo 1999, n.79
Per incentivare la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili il Decreto Legislativo 16
marzo 1999, n.79, prevede per gli operatori, che importano o producono energia elettrica da fonti
non rinnovabili, l’obbligo di immettere nel sistema elettrico nazionale, nell’anno successivo, una
percentuale di energia rinnovabile pari, al 2% dell’energia non rinnovabile eccedente i 100 GWh
prodotti o importati nell’anno di riferimento.
Il più recente Decreto legislativo 387 del 29/12/2003 [10], “Attuazione della direttiva 2001/77/CE
relativa alla promozione dell’energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato
interno dell’elettricità“ ha reso operativa in Italia la suddetta direttiva ed in particolare, per
l’incentivazione della produzione da fonti rinnovabili con il sistema dei certificati verdi, ha previsto
(per quanto concerne il settore eolico):
• a decorrere dall’anno 2004 e fino al 2006, l’incremento annuale pari a 0,35% rispetto alla
base del 2%, fissata dal decreto legislativo 16 marzo 1999, n° 79, della quota minima di
elettricità prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili che, nell’anno successivo,
deve essere immessa nel sistema elettrico (articolo 4 delDlgs 387 del 29/12/2003);
• la razionalizzazione e semplificazione delle procedure autorizzative per la costruzione degli
impianti alimentati dalle fonti rinnovabili (articolo 12 del Dlgs 387del 29/12/2003).
La qualificazione degli Impianti Alimentati da Fonti Rinnovabili
Il Decreto MICA 11/11/1999 [10] ha assegnato al GRTN l’attività di qualificazione degli impianti
alimentati da fonti rinnovabili entrati in esercizio, dopo il 1 Aprile 1999, a seguito di nuova
costruzione, potenziamento, rifacimento e riattivazione
Il GRTN per regolamentare e dare trasparenza al processo istruttorio previsto per la qualificazione
degli impianti IAFR ha sviluppato un’apposita procedura tecnica (edizione novembre 2002), che
risulta disponibile agli Operatori sul sito internet del GRTN (www.grtn.it) nella sezione fonti
rinnovabili.
I Certificati Verdi
I Certificati Verdi sono associati direttamente all’energia elettrica prodotta annualmente da
impianti alimentati da fonti rinnovabili entrati in esercizio, a seguito di nuova costruzione,
potenziamento, rifacimento e riattivazione in data successiva al 1° Aprile 1999. Si tratta di titoli
negoziabili sul mercato elettrico emessi e verificati dal Gestore della Rete di Trasmissione
Nazionale (GRTN).
Quindi ogni produttore o importatore di energia elettrica, che immette nel mercato un quantitativo
di energia maggiore di 100 GWh all’anno, ha l’obbligo di immettere nell’anno successivo una
precisa percentuale di energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili. Tali aziende possono
adempiere a tale obbligo, in tre modi:
GRTN
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 18
•
•
producendo direttamente energia rinnovabile;
acquistando un numero corrispondente di certificati verdi dal Gestore della rete di
trasmissione nazionale;
• acquistando un numero corrispondente di certificati verdi da altri produttori mediante
contratti bilaterali o contrattazioni sul mercato elettrico.
Vediamo dunque di definire la “domanda” e l’offerta” a cui sono soggetti i certificati verdi, nel
mercato elettrico, nato con l’attuazione del Decreto Legislativo 16 marzo 1999, n.79.
La domanda è definita dall’obbligo per i produttori e importatori, di immettere nell’anno corrente
una “quota“ di energia prodotta da fonti rinnovabili pari al 2% dell’energia convenzionale prodotta
o importata nell’anno precedente.
L’offerta dei CV è costituita dai certificati relativi agli impianti di privati che hanno ottenuto la
qualifica di “Impianto Alimentato da Fonti Rinnovabili” (IAFR) dall’apposita Commissione del
GRTN.
Il provvedimento CIP 6/92
Come primo intervento, con il fine specifico di attrarre gli investimenti degli operatori privati nella
costruzione di impianti a fonte rinnovabile, è stato concepito e deliberato nell’Aprile 1992 uno
schema di incentivo basato su sussidi, il Provvedimento CIP 6/92 [10].
Il CIP 6/92 incentivava lo sfruttamento delle fonti energetiche rinnovabili o assimilate da parte di
impianti entrati in funzione dopo il 30 Gennaio 1991. Garantiva l’acquisto dell’energia a prezzi
incentivati, lasciando, nei fatti, libera la quantità offerta.
Questo schema strutturava il prezzo della cessione di energia elettrica prodotta da fonte rinnovabile
e assimilata in due voci:
• componente di costo evitato: costo dell’impianto, di esercizio, di manutenzione e del
combustibile;
• componente di incentivazione: basata sulla stima dei costi aggiuntivi per ogni singola
tecnologia.
Le due voci sono differenziate in termini temporali; mentre la componente di incentivo era
riconosciuta solo per i primi 8 anni di esercizio dell’impianto, quella relativa ai costi evitati era
concessa per tutto il periodo di durata del contratto di fornitura (raggiungendo questo spesso i 15
anni).
I costi di questa forma d’incentivazione erano e sono pagati direttamente dai consumatori attraverso
la Cassa Conguaglio del Settore Elettrico.
Il sistema dei certificati verdi sostituisce il sistema di incentivazione a sussidio legato al programma
CIP 6/92 e si differenzia da esso per alcuni aspetti cruciali:
1) La chiave di volta, come si è visto, è che l’incentivo, prima basato su un prezzo stabilito da
riconoscere agli impianti di produzione da fonte rinnovabile per la distribuzione nella rete nazionale
(CIP 6/92), è ora determinato fissando la percentuale di energia verde da produrre e lasciando
variare il prezzo in funzione del mercato (CV).
2)Con il CIP n. 6 lo Stato obbligava l'ENEL ad acquistare dai produttori prescelti l'energia ad un
prezzo triplo rispetto a quello corrente, con una logica del tutto estranea a quella di mercato, col
risultato che una buona percentuale degli impianti finanziati dal CIP n. 6 chiuderà quando il
provvedimento esaurirà i suoi effetti.
I certificati verdi rappresentano un tentativo per introdurre anche nel mondo delle rinnovabili una
logica di mercato, pur nel mantenimento di strumenti di incentivazione, facendo sì che la
realizzazione di un impianto sia una libera scelta dell'imprenditore, con i rischi connessi.
Come descritto in precedenza il valore dei C.V. viene determinato sul mercato dal gioco della
domanda e dell’offerta è indifferenziato per fonte. Unica eccezione riguarda i Certificati legati ad
impianti in CIP 6/92: in questo caso i Certificati Verdi corrispondenti verranno immessi sul mercato
dal GRTN che fisserà il loro valore in base alla media delle quote di incentivo riconosciute, nel
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 19
corso dell’anno precedente, ai progetti in CIP 6. I Certificati Verdi associati a progetti CIP 6
saranno dunque negoziati (ed eventualmnte venduti) solo dal Gestore.
I certificati RECS
Oltre al meccanismo dei certificati verdi, legato all'obbligo introdotto dal decreto Bersani, nel 2003
è stato avviato il sistema RECS (Renewable Energy Certificate System), che si differenzia dal
primo per i seguenti aspetti:
• la partecipazione è volontaria e la possibile remunerazione della vendita del certificato è
dunque collegata a principi di green pricing e di sensibilità ambientale delle aziende;
• ogni certificato fa riferimento ad una produzione annua di 1 MWh, includendo così anche le
applicazioni di piccola taglia( si ricorda che i C.V. vengono rilasciati ogni 50 MWh prodotti
da fonti rinnovabili)
• il mercato è allargato a 18 paesi attualmente e potrà essere ulteriormente esteso in futuro.
L'ente che rilascia i RECS in Italia è sempre il GRTN, dov'è possibile reperire informazioni circa le
modalità per l'emissione dei certificati.
9
PROCEDURE AUTORIZZATIVE E AMMINISTRATIVE PER L’INSTALLAZIONE
DI IMPIANTI EOLICI
L'iter autorizzativo
Una delle barriere principali alla realizzazioni di centrali eoliche, insieme a resistenze legate a
preconcette preoccupazioni paesaggistiche è da individuare nel complesso iter autorizzativo. In
Italia non esistono procedure specifiche per la pianificazione e la localizzazione degli impianti.
Esiste comunque una normativa generale a sostegno, ma anche a limitazione di tali insediamenti. La
legge 10/91 (art.1, comma 4) stabilisce che l’uso delle fonti rinnovabili è da considerarsi di
"pubblico interesse e di pubblica utilità", quindi le relative opere sono da considerarsi indifferibili
ed urgenti ai fini dell’applicazione delle leggi sulle opere pubbliche. L’art. 22 della legge 9/91
esclude, inoltre, per tali impianti le autorizzazioni ministeriali previste dalla vecchia normativa sulla
nazionalizzazione dell’energia elettrica. Altra legge a favore dell’eolico è da considerarsi la 394/91
(art. 7, comma 1) che prevede misure di incentivazione alle amministrazioni comprese nelle aree
protette che promuovano l’uso delle fonti energetiche rinnovabili.
Per ciò che concerne le limitazioni, le centrali eoliche devono sottostare ad una legislazione
generale di tutela del paesaggio, dell’ambiente e della salute, nonché di disciplina di uso del suolo,
cosa che impone il rilascio di diversi nullaosta da parte di enti, amministrazioni centrali dello Stato
e degli Enti locali, come ad esempio: concessione dei suoli di uso (rilasciata da Comune e Regione),
concessione edilizia (Comune, Regione), nullaosta paesaggistico (Regione, Sopraintendenza beni
culturali e ambientali, Ministero beni culturali e ambientali), nullaosta idrogeologico (Corpo
forestale dello Stato, Corpo delle miniere), nullaosta sismico (Ufficio sismico regionale), nullaosta
militare per la sicurezza al volo (Comando Regione Militare, Regione). I lunghissimi tempi
(possono anche passare due o tre anni dall’inizio dell’iter) e le complesse procedure di richiesta
causano gravi difficoltà nel completamento delle opere, spreco di tempo e una particolare
aleatorietà del processo decisionale.
Il problema autorizzativo dovrebbe essere affrontato, nel breve periodo, cercando di attuare uno
snellimento delle procedure attualmente disponibili e, in un immediato futuro, inserendo i
programmi eolici all’interno di procedure di pianificazione energetica locale. Esiste un
orientamento per realizzare pianificazioni a carattere regionale. Tuttavia appare opportuno
introdurre l’Istituto della Conferenza dei Servizi per armonizzare le istruttorie e velocizzare l’iter
autorizzativo.
Sintesi delle procedure autorizzative per la realizzazione di centrali eoliche.
• Concessione edilizia del Comune
• Nullaosta al progetto dell’Ufficio Tutela del paesaggio competente per territorio ai sensi del
D.Lgs 499/99 (per aree di intervento sottoposte a vincolo paesistico);
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 20
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Nulla osta del Corpo Forestale e di Vigilanza Ambientale competente per territorio per la
ipotesi di aree sottoposte a vincolo idrogeologico e forestale;
Nullaosta della Soprintendenza Archeologica competente per territorio per aree sottoposte a
vincolo;
Nullaosta sismico (Ufficio Sismico Regionale);
Nullaosta militare per la sicurezza al volo (Comando Militare, Regione);
Nullaosta dell’eventuale Consorzio A.S.I. competente per territorio;
Nullaosta dell’eventuale Consorzio di bonifica competente per territorio;
Nulla osta dell’Ufficio provinciale competente per la ipotesi di utilizzo di strade provinciali;
Nulla osta dell’A.N.A.S. per la ipotesi di utilizzo di strade statali;
Copia del permesso all’allaccio del parco eolico alla rete di trasmissione Nazionale da parte
del Gestore (GRTN);
Parere di compatibilità ambientale a seguito della procedura di VIA (Deliberazione della
Giunta regionale);
Aspetti societari (fideiussioni bancarie,ecc.);
Dati dei rilievi anemometrici.
Ultimato l’impianto si dovrà procedere a:
• Istruzione della pratica di denuncia per apertura di officina elettrica. La licenza UTF
contiene le dichiarazioni bimestrali dell’energia prodotta ai fini della corresponsione delle
relative imposte.
• Certificato di Collaudo dell’opera
Rapporti tra produttori ed Enti Locali
La realizzazione di parchi eolici coinvolge necessariamente gli Enti Locali, i quali valutano, spesso
attraverso il coinvolgimento e l’assenso dei propri cittadini, i vantaggi da un punto di vista
economico e ambientale, esprimono il loro orientamento e rilasciano le autorizzazioni necessarie
alla costruzione ed all’esercizio degli impianti.
Concessione terreno
In genere il terreno viene concesso con diritto di superficie, in alcuni casi solamente per la
costruzione e l’esercizio dell’impianto, in altri casi anche per la fase preliminare di misurazione
delle qualità dei venti. Di norma per la costruzione e l’esercizio, la concessione è valida per 29 anni,
con possibilità di rinnovo.
Corrispettivo della concessione
Alcuni modelli di concessione prevedono un corrispettivo fisso annuo al Comune. Ad esempio, per
l’impianto ENEL di Collarmele (AQ) da 9 MW (36 aerogeneratori distribuiti su 36 ettari) il
corrispettivo pattuito è stato di 36000,00 € /anno. Altri modelli prevedono che il corrispettivo
economico debba variare in base alla produttività dell’impianto. In particolare, esso è generalmente
quantificato nell’1,5% della fatturato al netto dell’IVA, dell’energia ceduta alla rete.
Obbligazioni relative al terreno concesso
Le società produttrici hanno l’obbligo di mantenere la disponibilità per il Comune e i cittadini delle
aree non direttamente interessate alla presenza di manufatti (ad esempio, il diritto di pascolo).
Ripristino del terreno e dei luoghi
Gli operatori si impegnano a restituire il terreno nelle stesse condizioni in cui è stato loro concesso
dai Comuni.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 21
10 NORMATIVE TECNICHE DI RIFERIMENTO
In generale per la realizzazione dell’impianto valgono le norme tecniche di riferimento per la
progettazione delle sue componenti: strutture in acciaio, cemento armato, impianti elettrici, strade
etc.
Il Decreto Legislativo 387/2003 prevede l'istituzione di linee guida a livello nazionale per la
realizzazione dei parchi eolici nel territorio. Si riportano le linee guida proposte da alcune Regioni
italiane [11].
Dati di progetto e sicurezza
Il progetto statico, firmato da professionista abilitato, dovrà includere, come previsto dalla legge
n.1086/1971 dal D.M. 9 gennaio 1996 e successive modifiche:
:
• le caratteristiche costruttive delle fondazioni in cemento armato degli aerogeneratori;
• il progetto statico delle fondazioni con allegata relazione di calcolo delle strutture;
• le caratteristiche geotecniche del terreno secondo la relazione geologica, geotecnica ed
idrogeologica ai sensi dell’art. 27 del D.P.R. n. 554/99;
• la progettazione della pala, che dovrà tener conto dell’esigenza di assicurare a essa
un’adeguata resistenza a fatica; i carichi variabili sulla pala durante la sua rotazione sono
dovuti al peso proprio e a quello di eventuali manicotti di ghiaccio, alle rapide fluttuazioni in
direzione e intensità della velocità del vento, al fenomeno dello strato limite (l’intensità del
vento che investe le parti più alte del rotore è maggiore di quella che investe le parti più
basse);
• la dimostrazione della gittata massima degli elementi rotanti in caso di rottura accidentale;
• documentazione attestante la certificazione degli aerogeneratori ad opera di soggetti
abilitati, tenendo conto delle condizioni meteorologiche estreme del sito.
Distanza degli aerogeneratori dal perimetro dell’area urbana
Ogni turbina eolica dovrà distare almeno 15 volte il diametro dell’elica dal confine dell’area
edificabile del centro urbano più vicino così come definita dal P.d.F. o dal P.R.G. in vigore al
momento del rilascio della autorizzazione all’installazione; tale distanza non potrà comunque essere
inferiore ai 1,00 km.
Distanza dalle strade provinciali o nazionali
La distanza di ogni turbina eolica da una strada provinciale o nazionale deve essere superiore a 4
volte il diametro dell’elica e comunque non inferiore a 300 m; inoltre tale distanza dovrà essere in
ogni caso superiore alla gittata massima degli elementi rotanti in caso di rottura accidentale.
Evoluzione dell’ombra giornaliera
Dovrà essere dimostrato, attraverso il calcolo della evoluzione giornaliera dell’ombra riportata sulla
strada, che non si verifichino impreviste permanenze di gelo sulle carreggiate.
Distanza dell’elettrodotto AT dall’area urbana
L’elettrodotto in Alta Tensione necessario per la connessione dell’impianto eolico alla Rete di
Trasmissione Nazionale, nonché la sottostazione di smistamento dovranno distare almeno 2,00 km
dal confine dell’area edificabile del centro urbano così come definita dal P.d.F. o dal P.R.G. in
vigore al momento del rilascio della autorizzazione all’installazione.
Norme tecniche relative alle strade
Il progetto preliminare (nel caso di procedura di verifica di assoggettabilità ambientale) o definitivo
(nel caso di procedura di VIA) delle strade di accesso all’impianto deve essere corredato dai profili
altimetrici e dalle sezioni tipo; ove l’acclività è elevata, dovranno essere elaborate sezioni specifiche
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 22
da cui risulti possibile evidenziare le modificazioni che saranno apportate in quella sede. Tali
sezioni, accompagnate da una simulazione fotografica, dovranno essere riportate nello Studio di
Impatto Ambientale.
Norme sulle linee elettriche
La progettazione, l’esecuzione e l’esercizio delle linee elettriche aeree dovranno rispettare la Legge
n. 339/1986 ed il Regolamento di esecuzione approvato con Decreto del 21.03.1988. Oltre a
rispettare la normativa vigente.
In generale:
• le linee a Media Tensione dovranno seguire, ove possibile, il percorso stradale;
• se la distanza del parco eolico dalla Rete di Trasmissione Nazionale è inferiore ad 1 km, le linee
ad Alta Tensione devono confluire in un unico elettrodotto di collegamento, altrimenti
l’eventuale elettrodotto di nuova installazione deve essere interrato;
• le linee interrate dovranno essere ad una profondità minima di 1 m, protette, accessibili nei punti
di giunzione ed opportunamente segnalate;
• gli aerogeneratori di potenza superiore a 1 MW devono essere dotate di trasformatore all’interno
della torre;
• il valore del campo elettromagnetico dovuto alle linee elettriche da realizzare e/o potenziare,
non deve superare il valore previsto dalla Legge n. 36/2001;
• la distanza delle sottostazioni di trasformazione e connessione deve essere inferiore a 2,00 km
dal confine dell’area edificabile del centro urbano così come definita dal P.d.F. o dal P.R.G. in
vigore al momento del rilascio della autorizzazione all’installazione.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 23
11 I PICCOLI IMPIANTI EOLICI ( MINIEOLICO)
Le macchine micro-eoliche, pur essendo simili agli aerogeneratori più grandi, costituiscono un
settore tecnologicamente distinto da quello delle macchine di media e grande taglia: il micro-eolico
è rivolto a specifici mercati di nicchia, con applicazioni che richiedono soluzioni tecniche
semplificate e concepite ad hoc. Generalmente, gli impianti al di sotto di 20-30 kW servono a
produrre energia elettrica per autoconsumo, mentre in quelli di taglia maggiore fino a 100 kW, una
parte dell’energia prodotta è destinata alla vendita [12]. Le procedure autorizzative per questo tipo
di impianti sono estremamente semplificate.
11.1 Principi di funzionamento di una turbina mini-eolica
Le turbine eoliche denominate aerogeneratori utilizzano l’energia cinetica posseduta da un flusso
d’aria che attraversa il rotore (costituito da pale e mozzo) dell’aerogeneratore riducendo la sua
velocità dal valore indisturbato di fronte al rotore, ad un valore inferiore dopo il passaggio
attraverso le pale.
Rappresentazione schematica di un aerogeneratore [13]
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.
Per l’alimentazione di utenze isolate occorrono:
• Batterie di Accumulo;
• Inverter DC/AC (corrente continua/corrente alternata);
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.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 24
Principali tecnologie presenti sul mercato, caratteristiche e applicazioni
Così come gli aerogeneratori di grande taglia, le turbine minieoliche, sono classificati in due grandi
categorie [12]:
• ad asse orizzontale;
• ad asse verticale;
La maggioranza dei microgeneratori eolici è del tipo tripala ad asse orizzontale.
Aerogeneratore multipala
Aerogeneratore tripala
Le pale di norma vengono realizzate in poliestere di vetro rinforzato, dotate di timone direzionale
per orientare il rotore in direzione del vento, con alternatori a magnete permanente, semplici e
robusti.
Le dimensioni ridotte non consentono l’alloggio dei motori di imbardata di cui sono dotate le
turbine di taglia maggiore.
Fra le turbine ad asse verticale, la macchina Savonius è impiegata soprattutto per il pompaggio
dell’acqua, ed in qualche caso anche per la produzione di energia elettrica.
Si tratta di una macchina molto robusta e semplice dal punto di vista costruttivo e di funzionamento.
Il grande vantaggio è una elevata coppia di spunto, che gli consente di avviarsi anche con vento
debole, mentre è poco adatta ai venti forti.
Un’altra turbina ad asse verticale è la Darrieus: fornita di pale di tipo aerodinamico, è caratterizzata
da grande semplicità di costruzione e da alto rendimento.
Il regime di rotazione è molto elevato, mentre la coppia di spunto è molto bassa e non permette a
questa macchina di avviarsi spontaneamente.
Macchina Darrius
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
Macchina Savonius
pag. 25
La tabella seguente riporta le caratteristiche di alcuni modelli di aerogeneratori di piccola taglia, fra
quelli più diffusi sul mercato.
Potenza
nominale
W (con
vento a
12,5 m/s)
400
1.000
3.200
Tensione
Diametro
Peso
di
rotore
kg
esercizio
m
Vcc
Altezza
minima
torre
m
12 – 48
1,15
6
3
24 – 48
2,70
30
9
24 – 48
4,50
70
15
(Fonte: Southwest Windpower, USA)
Produzione
annuale
(2500h) con
vento a 5,4
m/s
kWh
125
750
2000
Gli impianti micro-eolici di potenza inferiore a 20 kW, per le loro caratteristiche di adattabilità,
semplicità tecnologica e costi contenuti, trovano applicazione soprattutto per l’alimentazione di
utenze isolate dal punto di vista elettrico, dove non è economicamente conveniente il collegamento
alla rete.
In queste situazioni si possono usare aerogeneratori di piccola taglia in combinazione con pannelli
fotovoltaici e generatori diesel (sistemi ibridi), dotati di sistemi di accumulo (batterie).
Altre applicazioni sono legate all’alimentazione di sistemi di telecomunicazione (ripetitori, antenne
di telefonia mobile installate a distanza dalla rete elettrica), sistemi di pompaggio e drenaggio di siti
da bonificare, utenze di illuminazione pubblica distanti dalla rete elettrica (strade, viadotti, gallerie,
fari, piattaforme, impianti semaforici, etc.).
In questi casi l’energia prodotta e non consumata viene immagazzinata in un sistema di accumulo
formato, nella maggior parte dei casi, da batterie.
Per ciò che concerne le ore annuali di funzionamento, queste dipendono dal sito di installazione, da
valutare dopo esami anemometrici così come accade per le wind farm, anche se spesso, purtroppo,
nel caso di impianti minieolici ci si deve basare su dati empirici basati sulla memoria umana.
L’entità dell’investimento infatti non sempre giustifica costose analisi anemometriche su lunghi
periodi di tempo.
12 PUNTI DI FORZA E PREVEDIBILI SVILUPPI TECNOLOGICI
I benefici riconducibili alla adozione di impianti minieolici sono notevoli: basti pensare alla
soluzione di problemi inerenti la connessione alla rete difficilmente attuabili e comunque con costi
elevatissimi.
In breve si può affermare che i benefici di applicazioni di micro-eolico sono:
¾
¾
¾
¾
¾
servizio a zone altrimenti isolate o raggiungibili mediante opere di maggior impatto;
attuazione di una politica di regionalizzazione della produzione elettrica;
contributo alla diversificazione delle fonti;
riduzione della dipendenza energetica da fonti convenzionali della zona interessata dal progetto;
infine si evita completamente l’emissione di sostanze inquinanti.
Per quanto riguarda l’impatto ambientale, il micro-eolico, presentando dimensioni estremamente
ridotte rispetto a quelle degli aerogeneratori dei grandi impianti, presenta problematiche di
integrazione rispetto al territorio altrettanto limitate.
L’utilizzo di aerogeneratori micro-eolici tuttavia deve essere ponderato nel contesto di uno studio di
fattibilità che tenga in considerazione un posizionamento degli stessi in grado di limitare comunque
gli effetti derivanti dallo stesso movimento della turbina.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 26
Sviluppi tecnologici
La tecnologia dell’eolico di piccola taglia si è orientata principalmente molto verso la
configurazione di turbina tripala: infatti questa, rispetto al bipala, produce un minor impatto visivo
in virtù di una maggior simmetria quando le pale sono ferme e di una rassicurante velocità di
rotazione quando sono in movimento, creando minori vibrazioni.
Valutazioni delle emissioni evitate
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. Le
stime effettuate fanno riferimento ad una velocità media del vento di 5,4 m/s.
Microeolico per la produzione di energia elettrica
Potenza
Ore di
Energia annua Kg di CO2
installata in
funzionamento
prodotta in
evitata
0.5
2000
1000
580
1
2000
2000
1160
2
2000
4000
2320
10
2000
20000
11600
20
2000
40000
23200
Parametri di dimensionamento di massima
Il dimensionamento di un impianto domestico (max 20 kW destinato all’autoconsumo) è funzione
di:
¾ ventosità del sito;
¾ area disponibile per la macchina eolica;
¾ energia utilizzabile dalle utenze;
¾ 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,
poiché l’energia elettrica prodotta e non consumata non può essere immessa in rete e quindi va
sprecata.
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 le
torri possono raggiungere 20 metri di altezza.
13 INDICAZIONI ECONOMICHE
Tecnicamente gli aerogeneratori di piccola taglia presentano le stesse caratteristiche degli
apparecchi di taglia superiore, ma la diffusione ancora limitata ne determina un più elevato costo
medio valutabile in circa 2.000 – 2.500 €/kW di potenza nominale installata, contro un costo
compreso fra 800 e 1.000 €/kW per gli aerogeneratori di taglia medio-grande, a seconda delle
caratteristiche morfologiche del sito prescelto.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 27
Come si evince dalla seguente tabella, la percentuale del costo della turbina incide per il 46-50%
dell’investimento totale.
Impianto Impianto
connesso a
a
rete
batterie
46%
50%
Aerogeneratore
10%
12%
Torre
12%
0%
Batterie
15%
20%
Inverter
17%
18%
Installazione
100%
100%
TOTALE
Costi di un impianto eolico per uso domestico (5-10 kW) [15]
Un impianto allacciato a rete costa almeno il 10% in meno di uno con batterie.
13.1 Valutazione dei risparmi energetici ed economici.
Per
una
trattazione
Costi fissi allaccio utenza elettrica
immediata, ai fini dei
Costi installazione
rurale (€)
risparmi energetici, di
impianto minieolico da 400
(distanza dalla cabina elettrica: km 2;
seguito viene riportato un
W (€)(2)
kW
richiesti
3)
raffronto fra i costi di
allaccio di un’utenza
Componenti
elettrica rurale da 3 kW di
potenza
per
uso
Aerogeneratore
1.750,00
domestico e i costi di
400 W
realizzazione
di
un
Parco batterie
impianto eolico stand
450,00
230 Ah
alone da 400 W di
Inverter
potenza nominale, per la
2.819,00
sinusoidale
650,00
produzione di 38 kWh
3000 W
mensili con vento a 5,4
Installazione
m/s di media. Come si
(compresa
la
evince
dalla
tabella,
980,00
fornitura
della
l’installazione
di
un
torre)
impianto minieolico di
Totale costi
servizio ad un’utenza
3.830,00
impianto
rurale che utilizzi servizi
di base quotidianamente o stagionalmente, non risulta molto più onerosa dell’allaccio di un
contatore elettrico tradizionale.
Il divario si riduce ulteriormente con l’applicazione dell’aliquota IVA, che nel caso dell’impianto
minieolico è del 10% in regime agevolato, contro il 20% dell’allaccio del contatore elettrico.
Da considerare inoltre i costi relativi alla fornitura di energia elettrica, che nel caso di un consumo
di 38 kWh mensili ammontano a circa € 176,00 iva compresa all’anno, fra costi fissi e variabili.
Ad ulteriore vantaggio della scelta di un impianto minieolico, va detto infine che talvolta i tempi di
attesa per un allaccio alla rete elettrica superano 360 giorni.
I materiali utilizzati per la realizzazione del suddetto impianto presentano determinate peculiarità in
termini di scelta di alcune apparecchiature (vedi Inverter) e pertanto si discostano di alcuni punti
percentuali le ripartizioni presentate nella tabella di costi standard di cui al precedente paragrafo.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 28
14 CONTRIBUTI, FINANZIAMENTI E AGEVOLAZIONI NAZIONALI
14.1 Impianti eolici di potenza non superiore a 20 kW
Non è prevista imposizione fiscale quindi non è necessaria alcuna denuncia all’Ufficio delle
Dogane sono considerati impianti destinati al puro autoconsumo e non hanno diritto alla vendita
dell’energia prodotta (articolo 10, comma 7, legge 133 del 13 maggio 1999).
È atteso il decreto attuativo del Decreto 387/03 che prevede lo scambio sul posto tra energia
prodotta dagli impianti alimentati da fonti rinnovabili e quella consegnata dalla rete [14]. Con
riferimento a questo genere di impianti, l’energia prodotta in eccesso non viene retribuita.
14.2 Impianti micro-eolici di potenza nominale superiore a 20 kW fino a 100 kW
Sono impianti a cui è concesso di auto consumare l’energia prodotta, ma anche di venderne le
eccedenze. Sono considerati Officine Elettriche e quindi è richiesta denuncia all’Ufficio Tecnico di
Finanza, integrato in alcune regioni dall’Ufficio delle Dogane, con la conseguente imposizione
fiscale. Gli incentivi interessano la vendita dell’energia e sono uguali a quelli di cui godono anche
gli impianti di taglia maggiore, e cioè:
• priorità di dispacciamento (priorità di transito dell’energia sulla rete) in quanto impianti da
Fonti Energetiche Rinnovabili.
• possibilità di ottenimento dei Certificati Verdi per i primi otto anni di esercizio
dell’impianto, qualora la produzione di energia elettrica annua superi i 25 MWh (Ogni
Certificato Verde ha il valore di 50 MWh, ma viene concesso dal GRTN adottando il
criterio commerciale di arrotondamento, e può essere commercializzato in un apposito
mercato).
• possibilità di ottenimento e relativa vendita dei certificati RECS, del valore ciascuno di 1
MWh di energia prodotta [14].
15 Procedure autorizzative e amministrative necessarie
Non sono soggetti ad autorizzazione ambientale gli impianti di potenza elettrica inferiore a 20 KW,
se si fa riferimento, per similitudine, a quanto stabilito dal legislatore per gli impianti fotovoltaici,
sempre inferiori a 20KW, semprechè non ubicati in aree protette, ovvero ricadenti sui beni paesistici
( DPR 12/04/96, DPCM 03/09/1999). Per la realizzazione di questo tipo di impianti esiste di fatto
un vuoto legislativo ed una carenza di norme e regolamenti a livello locale. Attualmente le
procedure amministrative sono solo quelle stabilite a livello locale (regione e comune), che tuttavia,
qualora applicate, trattano gli impianti eolici di piccola taglia allo stesso modo di altre infrastrutture
o apparecchiature ad essi riconducibili, come ripetitori di segnali radio-televisivi, altro tipo di
antenne ed impianti similari. E’ necessario dunque realizzare delle linee guida per favorire la
produzione di una normativa a livello locale al fine di promuovere la diffusione degli impianti eolici
di piccola taglia sul territorio, con particolare riferimento alle aree rurali ed alle produzioni in
agricoltura.
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 29
16 LINKS.
Gli operatori istituzionali
AUTORITÀ PER L’ENERGIA ELETTRICA E IL GAS
Piazza Cavour, 5 - 20121 Milano
tel: 02 655651 (centralino) - fax: 02 65565222 / 02 65565266
www.autorita.energia.it
GESTORE RETE DI TRASMISSIONE NAZIONALE (G.R.T.N.)
Viale Maresciallo Pilsudski, 92 – 00197 Roma
tel: 06 8165 1 - fax: 06 8165 4392
www.grtn.it
MINISTERO DELL’AMBIENTE
Via Cristoforo Colombo, 44 – 00154 Roma
tel: 06 57221
www.minambiente.it
MINISTERO DELLE ATTIVITA’ PRODUTTIVE
Servizio Risparmio Energetico e Fonti Rinnovabili
Via Molise, 2 - 00187 Roma
tel: 06 47051 (centralino) - 4705 2023
www.minindustria.it
Associazioni ed Enti
Associazione Produttori Energia da Fonti Rinnovabili (A.P.E.R.)
Piazzale R. Morandi, 2 – 20121 Milano
tel: 02 76319199 - fax: 02 76397608
www.aper.it
ISES ITALIA
Sezione dell’International Solar Energy Society
Via Tommaso Grossi, 6 - 00184 Roma
tel:0677073610-0677073611 - fax: 0677073612
www.isesitalia.it
EWEA
European Wind Energy Association
Rue du Trone 26 - B-1000 Brussels
Belgium
tel: +32 2 546 1940 - fax: +32 2 546 1944
www.ewea.org
ENEA - Divisione Fonti Rinnovabili
Via Anguillarese, 301 – 00060 S. Maria di Galeria (RM)
tel: 06 30481
www.enea.it
Alcuni operatori del settore
ELETTRO SANNIO Snc
Zona Ind. Km 9 / S.S. 212 - 82020 Pietrelcina (BN)
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 30
tel: 0824 991046 - fax: 0824 997935
www.elettrosannio.com
ENEL GREEN POWER
Via Andrea Pisano, 120 - 56122 Pisa
tel: 050 535111 - fax: 050 535504
www.enel.it
EOLICA S.r.l.
Via Sergio Forti, 23 – 00144 Roma
tel: 06 52246112 - fax: 06 52248883
www.eolica.net
SERVEN S.r.l.
Piazza Cinque Giornate, 10 – 20129 Milano
tel: 02 55183007 - fax: 02 55184053
www.serven.it
E.S.Co. Sardegna S.r.l.
Via Carlo Felice 33 c -07100 Sassari
Tel: 079 280351 – fax 079 280351 – email: [email protected]
Gemas S.r.l.
Via Lelio Basso, 16 -07100 Sassari
Tel: 079 2824106 – fax 079 2824324 – email: [email protected]
Riferimenti Bibliografici
[1] www.enea.it
[2] http://www.aspoitalia.net
[3] www.energia-eolica.it
[4] http://www.tecnosolare.it/eolico.htm
[5] Legambiente “Impianti eolici in Italia : obbiettivi di sviluppo e di integrazione nel paesaggio”.
[6] Politiche di sostenibilità DS “ Dossier : Lo sviluppo dell’eolico in Italia”.
[7] www.windatlas.dk
[8] www.ewea.org
[9] http://www.grtn.it/ita/index.asp
[10] GRTN “Energia elettrica da fonti rinnovabili – Bollettino dell’anno 2003”
[11] Regione Autonoma della Sardegna “Linee di indirizzo e coordinamento per la realizzazione
dei parchi eolici in Sardegna”.
[12] ADICONSUM “Energia eolica dal vento”
[13] http://www.la220.it/energiazzurra/main.php
[14] APER “Progetto RES & RUE DISSEMINATION”
[15] http://80.19.180.98/ambiente/index.asp
[16] http://www.ilsolea360gradi.it/eolico/1998_2.htm
[17] I. Troen, E.L. Petersen, “European Wind Atlas”, Risø National Laboratory, Roskilde,
Danimarca, 1989
[18] Università degli Studi Cagliari – Dipartimento di Ingegneria Meccanica L’energia Eolica
– Dispense per il Corso di “ Tecnologia delle Energie Rinnovabili “
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
pag. 31
Campagna di informazione, comunicazione ed educazione
a sostegno delle fonti rinnovabili, del risparmio e dell’uso efficiente dell'energia
Promossa dal
Ministero dello Sviluppo Economico
e dal
Ministero dell’Ambiente e Tutela del Territorio
Attuata da
RENAEL (Rete Nazionale delle Agenzie Locali per l’Energia)
e da
APAT (Agenzia per la Protezione dell'Ambiente e per i servizi Tecnici)
Questo volume fa parte di una serie di quattro monografie sulle fonti energetiche rinnovabili realizzati
da RENAEL, comprendente:
Energia Solare
Energia Eolica
Energia da Biomasse
Energia Geotermica e Idroelettrica
La monografia sull’Energia Eolica è stata predisposta dall’Agenzia Punto Energia Provincia di Sassari
con la supervisione di A.P.E.V.V. (Agenzia Provinciale per l’Energia del Vercellese e Valsesia,
coordinatore generale fonti rinnovabili ).
Si ringraziano
Luciano Barra e Simonetta Piezzo (Ministero Sviluppo Economico), Giorgio Cau (Dipartimento di
Ingegneria Meccanica, Università degli Studi di Cagliari), Roberta Casapietra (ARE Liguria)
Vademecum fonti rinnovabili – Energia eolica
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