A.9 Relazione tecnica impianto eolico

Parco eolico “PANETTERIA” nel territorio
comunale di Banzi (Pz)
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RELAZIONE TECNICA IMPIANTO EOLICO
A.9.A DESCRIZIONE DEI DIVERSI ELEMENTI PROGETTUALI CON LA
RELATIVA ILLUSTRAZIONE ANCHE SOTTO IL PROFILO ARCHITETTONICO DEL
PROGETTO ........................................................................................................... 2 A.9.B. DIMENSIONAMENTO DELL’IMPIANTO........................................... 10 SITO DI INSTALLAZIONE ...................................................................................................... 10 POTENZA TOTALE ............................................................................................................... 11 REGIME DEL VENTO DEL SITO ............................................................................................... 11 DISPOSIZIONE ED ORIENTAMENTO DEGLI AEROGENERATORI ...................................................... 12 PREVISIONE DI PRODUZIONE ENERGETICA .............................................................................. 13 A.9.C. CRITERI DI SCELTA DELLE SOLUZIONI IMPIANTISTICHE DI
PROTEZIONE
CONTRO
I
FULMINI,
CON
L’INDIVIDUAZIONE
E
LA
CLASSIFICAZIONE DEL VOLUME DA PROTEGGERE ........................................... 16 1
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A.9.a DESCRIZIONE DEI DIVERSI ELEMENTI
PROGETTUALI CON LA RELATIVA ILLUSTRAZIONE
ANCHE SOTTO IL PROFILO ARCHITETTONICO DEL
PROGETTO
L’ambito territoriale di intervento è costituito dal territorio comunale di Banzi,
ubicato nella parte nord-ovest della Regione Basilicata, relativamente vicino alla Puglia ed
in particolare alla provincia di Bari (il comune di Spinazzola dista circa 7 km in direzione
nord-est).
Gli altri comuni confinanti sono quello di Genzano di Lucania (Pz), posto a circa
4 km in direzione sud-est, quello di Palazzo S. Gervasio (Pz) a circa 8 km in direzione nordovest.
L’impianto eolico è ubicato in località Panetteria, un’area posta a circa 4 km dal
centro abitato in direzione nord-est.
Il parco complessivamente occupa una superficie di circa 870 ettari e
si compone di 18 aerogeneratori modello V90 della Vestas con 3 MW di potenza
nominale unitaria per un totale 54 MW di potenza complessivamente installata.
Gli aerogeneratori e la maggior parte dei cavidotti del parco ricadono
nel comune di Banzi a meno di un breve tratto di cavidotto, di circa 700 m, e
della stazione utente che ricadono nel territorio comunale di Genzano di
Lucania, in area prossima al parco, nelle vicinanze di masseria Cerasoletta.
L’area
del
parco
eolico,
comprese
le
cabine/stazioni
elettriche
(di
interconnessione e di trasformazione) ricade in zona agricola (zona E1) del Piano
Regolatore Generale sia del Comune di Banzi che di Genzano di Lucania.
L’area interessata dal campo eolico è costituita da un vasto pianoro posto a circa
550-600 m s.l.m.; 16 delle 18 macchine saranno installate in prossimità di Serra della Ruca
lungo il confine comunale con Genzano di Lucania, mentre le altre due saranno localizzate
più a nord, in località Madama Giulia ad una quota compresa tra i 300 ed i 400 m s.l.m..
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La scelta dell’ubicazione degli aerogeneratori ha tenuto conto, principalmente,
delle condizioni di ventosità dell’area (direzione, intensità e durata), della natura geologica
del terreno, nonché del suo andamento plano - altimetrico.
Figura 1 – Inquadramento territoriale impianto
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Descrizione aerogeneratore
Per il campo eolico di progetto si farà ricorso alla turbina V90-3.0 MW basata
sulle più moderne tecnologie disponibili.
La configurazione di un aerogeneratore ad asse orizzontale è costituita da una
torre di sostegno tubolare che porta alla sua sommità la navicella; nella navicella sono
contenuti l’albero di trasmissione lento, il moltiplicatore di giri, l’albero veloce, il generatore
elettrico ed i dispositivi ausiliari.
All’interno della torre/navicella sono inoltre presenti il trasformatore MT/BT, il
quadro MT ed il sistema di controllo della macchina.
L’energia meccanica del rotore mosso dal vento è trasformata in energia
elettrica dal generatore, tale energia viene trasportata in cavo sino al trasformatore MT/BT
che trasforma il livello di tensione del generatore ad un livello di media tensione
tipicamente pari a 20 o 30 kV.
Il sistema di controllo dell’aerogeneratore consente alla macchina di effettuare in
automatico la partenza e l’arresto in diverse condizioni di vento.
L’aerogeneratore eroga energia nella rete elettrica quando è presente in sito un
velocità minima del vento (4 m/s) mentre viene arrestato per motivi di sicurezza per venti
estremi superiori a 25 m/s.
Il sistema di controllo ottimizza costantemente la produzione attraverso i
comandi di rotazione delle pale attorno al loro asse (controllo del passo) sia comandando
la rotazione della navicella.
Gli elementi appena elencati, sono rappresentati nella figura seguente,
fornendo, in questo modo, un utile schema funzionale della turbina, con la focalizzazione
dei componenti principali e la loro disposizione.
I 18 aerogeneratori, per una potenza totale installata pari a 54 MW, saranno
ubicati ad un’interdistanza non inferiore a 6 diametri del rotore (540 m) se disposti nella
direzione del vento dominante o ad una distanza non inferiore a 3 volte il diametro (270
m) se gli stessi saranno posizionati perpendicolarmente rispetto alla direzione del vento
dominante.
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Foto 1 – Aerogeneratore Vestas V90 – 3 MW
Da un punto di vista funzionale, un aerogeneratore è composto da molte
componenti, tra cui:
•
rotore;
•
navicella;
•
albero primario;
•
moltiplicatore;
•
generatore;
5
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•
trasformatore BT/MT e quadri elettrici;
•
sistema di frenatura;
•
sistema di orientamento;
•
torre e fondamenta;
•
sistema di controllo;
•
protezione dai fulmini.
Le caratteristiche tecniche principali dell’aerogeneratore del tipo prescelto sono
brevemente riassunte di seguito:
Regolazione di potenza
•
passo a velocità variabile, Optispeed
Dati di funzionamento
•
Potenza nominale: 3000 kW
•
Velocità minima del vento: 4 m/s
•
Velocità nominale del vento: 15 m/s
•
Velocità massima del vento: 25 m/s
•
Classe di vento: IEC IIA/IIIA
•
Altitudine massima: 1500 m
•
Gamma di temperature di funzionamento standard: da -20°C a 40°C
opzione basse temperature da –30°C a 40°C
Emissioni acustiche
•
7 m/s: 106,1 dB(A)
•
8 m/s: 107,0 dB(A)
•
9 m/s: 106,9 dB(A)
Rotore
•
Diametro del rotore: 90 m
•
Area spazzata 6.362 m²
Torre
•
Tipo torre in acciaio tubolare
•
Altezze mozzo: 105 m (80 m opzionale)
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Dati elettrici
•
Frequenza: 50 Hz/60 Hz
•
Tipo convertitore: full scale converter
•
Tipo generatore: generatore asincrono con Optispeed
Dimensioni
Pala
•
Lunghezza 44 m
•
Profilo alare massimo 3.5 m
Navicella
•
Altezza per il trasporto 4 m
•
Altezza installata 3,85 m
•
Larghezza 3,65 m
•
Lunghezza 9.65 m
Torre
•
Lunghezza massima della sezione 32,5 m
•
Diametro massimo 4,2 m
Mozzo
•
Altezza 3,6 m
•
Diametro 4.2 m
•
Peso massimo di ogni componente principale della turbina per il trasporto
70 tonnellate
Le pale hanno una lunghezza di 44 m e sono costituite in fibra di vetro rinforzata
con resine epossidiche.
L’aerogeneratore è alloggiato su una torre metallica tubolare tronco conica
d’acciaio alta 105 m zincata e verniciata. Il diametro alla base è di 4.20 m., alla sommità è
2,40 m. Al suo interno è ubicata una scala per accedere alla navicella; quest’ultima è
completa di dispositivi di sicurezza e di piattaforma di disaccoppiamento e protezione.
Sono presenti anche elementi per il passaggio dei cavi elettrici e un dispositivo ausiliario di
illuminazione.
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L’accesso alla navicella avviene tramite una porta posta nella parte inferiore. La
torre viene costruita in sezioni che vengono unite tramite flangia interna.
Figura 2 - Vista laterale della navicella dell’aerogeneratore Vestas V90
Il peso dell’aerogeneratore, esclusa la fondazione, considerando una torre di
altezza pari a 105 m, è di 385 tonnellate suddivise come indicato nella seguente tabella:
Torre
275 t
Navicella
80 t
Rotore
30 t
Totale
385 t
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Figura 3 - Caratteristiche principali dell’aerogeneratore Vestas V90
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A.9.b. DIMENSIONAMENTO DELL’IMPIANTO
Sito di installazione
Il parco eolico oggetto di intervento si sviluppa in località Panetteria in agro di
Banzi.
L’area del parco si trova nella parte nord-est del territorio comunale di Banzi, a
circa 4 km dal centro abitato del paese, lungo il confine con il territorio comunale di
Genzano di Lucania (Pz) e a qualche chilometro in linea d’aria dal confine con il comune di
Spinazzola (Ba).
L’area del parco parte con un vasto pianoro posto a circa 400 m s.l.m. per poi
salire fino a quota 570 m s.l.m. sulle colline verso sud.
L’ambiente è quello tipico dell’area collinare dell’Alto Bradano.
La zona di intervento è sostanzialmente priva di copertura arborea tranne
piccole macchie sparse ed è interessata da colture cerealicole e/o aree destinate a pascolo.
Il paesaggio è caratterizzato da ampi spazi coltivati in cui si rileva la presenza di
alcune aziende agricole attive, di qualche masseria in stato di abbandono e/o degrado e di
poche unità abitative, queste ultime distanti dagli aerogeneratori ben di più di
quanto stabilito nell’Allegato A del PIEAR.
La disposizione degli aerogeneratori si evince, tra gli altri, dagli elaborati
cartografici di inquadramento generale.
La dislocazione degli aerogeneratori sul territorio è scaturita da un’attenta analisi
della morfologia del territorio, da una serie di rilievi sul campo, da studi anemometrici e da
una serie di elaborazioni e simulazioni informatizzate finalizzate a:
•
minimizzare l’impatto visivo;
•
ottemperare alle prescrizioni delle competenti autorità;
•
ottimizzare la viabilità di servizio dedicata;
•
ottimizzare la produzione energetica.
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Potenza totale
La potenza totale del parco ammonta a 54 MW di potenza nominale installata.
Regime del vento del sito
La stima del potenziale eolico di una determinata area si basa sulla conduzione
di una adeguata campagna anemometrica in sito.
L’analisi anemologica ha per scopo la creazione di una mappa del vento del sito
per individuare le aree più ventose (Wind Resource) e posizionare in modo ottimale le
turbine tenendo conto del grado di turbolenza e delle interferenze tra turbine.
Lo studio Anemologico del Parco eolico Panetteria del comune di Banzi è stato
redatto dalla Seraph s.r.l.
Per l’analisi del potenziale eolico del sito, sono stati utilizzati i dati registrati dalla
stazione anemometrica istallata nel comune di Banzi a circa 8 km (cod. 0923) dall’area del
parco, nelle coordinate EST 2602934; NORD 4522422 (GAUSS-BOAGA Roma 40) nel
periodo che va da 31/03/2010 fino a 23/02/2011.
Lo studio anemologico ha tenuto conto anche dei dati anemometrici registrati da
tre anemometri istallati nel comune di Melfi:
Melfi 1 (cod. 2136) dati raccolti dal 01/07/2009 al 31/06/2010;
Melfi 2 (cod. 1888) dati raccolti dal 17/11/2009 al 18/11/2010;
Melfi 3 (cod. 1885) dati raccolti dal 28/02/2010 al 16/06/2010;
Dai dati registrati si evince che tutti i mesi dell’anno sono molto ventosi fatta
eccezione per il mese di agosto in cui la velocità media è di circa 4,6 m/s, mentre il
periodo di picco registrato nel mese di dicembre con velocità media mensile di 9,0 m/s.
Il valore medio annuo è invece pari a circa 6,9 m/s, con direzione prevalente
Nord-Ovest (si veda oltre la previsione circa la produzione energetica).
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Disposizione ed orientamento degli aerogeneratori
L’area interessata, per la sua posizione, si colloca sulla scia della ventosità
proveniente da Nord-Ovest.
La dislocazione delle macchine sul territorio consegue a quanto prescritto
nell’Appendice A del PIEAR per gli impianti eolici di grande taglia, sia per quanto riguarda i
requisiti tecnici minimi, quelli di sicurezza e quelli anemologici che le linee guida per la
progettazione di impianti eolici.
Tale ubicazione infatti consente di:
•
evitare una disposizione degli aerogeneratori dell’impianto eolico la cui
mutua posizione possa realizzare, da particolari e privilegiati punti di
vista, il cosiddetto “effetto gruppo” o “effetto selva”;
•
garantire la presenza di corridoi di transito per la fauna riducendo al
contempo l’impatto visivo degli aerogeneratori (la distanza minima tra
aerogeneratori è pari a 3 diametri di rotore).
•
essere il più vicino possibile al punto di connessione alla rete di
conferimento dell’energia al fine di ridurre l’impatto degli elettrodotti
interrati di collegamento.
•
evitare la dislocazione degli impianti e delle opere connesse in prossimità
di compluvi e torrenti montani e nei pressi di morfostrutture carsiche
quali doline e inghiottitoi;
•
contenere gli sbancamenti ed i riporti di terreno.
Le coordinate degli aerogeneratori in coordinate GAUSS BOAGA Roma 40 sono
riportati nella seguente tabella:
WTG
A1
A2
A3
A4
A5
E (m)
2608952
2609298
2609504
2610380
2610685
N(m)
4526641
4526531
4526725
4526822
4526812
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A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
A17
A18
2611182
2610556
2610843
2611483
2611489
2608965
2612236
2609008
2611651
2611343
2611891
2610148
2610047
4526908
4527346
4527321
4527483
4527623
4526103
4527051
4525429
4528831
4528612
4526534
4526673
4526408
Tabella 1 - Coordinate Gauss Boaga Roma 40 degli aerogeneratori
Previsione di produzione energetica
Nella
tabella
sottostante,
sono
riportate
alcune
caratteristiche
dell’aerogeneratore scelto sul quale è stata eseguita la valutazione di producibilità.
COSTRUTTORE
MODELLO
MW
DIAMETRO ROTORE
H MOZZO
VESTAS
V90
3
90
105
Figura 4 – Rosa dei venti (velocità media per settore di direzione, anemometro cod. 0923)
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Figura 5 – Distribuzione di Weibull per il sito in esame
Per stimare la produzione energetica del parco eolico di Banzi si è utilizzato il
modello di calcolo WindSim. I dati richiesti in input sono di tipo meteorologico, topografico,
di rugosità del terreno oltre alle caratteristiche tecniche degli aerogeneratori. Il modello
svolge le funzioni di micrositing e consente di ottenere un atlante del vento sull’area
oggetto di studio.
I dati del vento ottenuti sull’area vengono quindi utilizzati per simulare le
condizioni di un parco eolico in esercizio.
Per ottenere il valore netto della produzione specifica prevista, è necessario
considerare tutte le perdite, a partire dalle perdite elettriche (cavidotto MT- consegna in
AT) pari al 2%.
A queste vanno aggiunte quelle per mancata disponibilità del sistema WTG +
BOS pari al 5% ed infine altre perdite relative agli effetti orografici stimate in base
all’esperienza, all’analisi dell’indice di turbolenza del vento, del windshear, delle condizioni
climatiche, pari al 3%.
Dalla relazione sulla producibilità si evince come le direzioni più “energetiche”
siano NW, W e WSW che coprono più del 60 % della produzione annua del parco in
progetto.
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La produzione annuale prevista per il parco eolico di Banzi è di 119.070 MWh
(pari al prodotto 18 x 3 [MW] x 2205 [h]) corrispondente ad una producibilità media
annua di 2205 ore equivalenti nette.
Per ulteriori approfondimenti si rimanda allo studio anemologico che è parte
integrante del progetto.
Altro parametro importante che deriva dall’analisi di producibilità è la densità
volumetrica annua (Ev), ovvero
il rapporto tra la produzione annuale stimata
dell’aerogeneratore ed il volume occupato nel campo visuale dalla turbine, espresso in
metri cubi.
La densità volumetrica è quindi un parametro che ‘misura’ l’impatto visivo.
Infatti, elevati valori di Ev corrispondono a più elevati valori energetici ed a minori effetti di
impatto visivo.
Tale parametro è calcolato come indicato dalla formula seguente:
dove:
E = energia prodotta dalla turbina (kWh / anno)
D = diametro del rotore (metri)
H = altezza totale della turbine (m), somma del raggio del rotore e dell’altezza
del mozzo.
Considerando il modello di macchina scelto nel presente progetto, che ha
diametro di 90 m e altezza del mozzo di 105 m, si ottiene una densità volumetrica di 0,30
kWh/(anno·m3).
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A.9.c. CRITERI DI SCELTA DELLE SOLUZIONI
IMPIANTISTICHE
DI
PROTEZIONE
CONTRO
I
FULMINI,
CON
L’INDIVIDUAZIONE
E
LA
CLASSIFICAZIONE DEL VOLUME DA PROTEGGERE
Rimandando per maggiori approfondimenti alla specifica documentazione di
riferimento contenuta nel progetto elettrico, sinteticamente si illustrano i criteri di scelta
delle soluzioni impiantistiche di protezione contro i fulmini adottati.
L'efficienza della rete di terra di un’officina elettrica (centrali, sottostazioni,
cabine ecc..) e quindi anche di un impianto eolico, si può ritenere raggiunta quando, alla
presenza delle massime correnti di corto circuito legate al sistema elettrico d’alimentazione
dell'impianto stesso, non si determinino tensioni di contatto e di passo pericolose per
persone all'interno ed alla periferia dell'area interessata. L'efficienza della rete di terra è
quindi legata ad una sufficiente capacità di disperdere la corrente di guasto (basso valore
di resistenza totale) ma, in misura maggiore, ad un’uniformità del potenziale su tutta l'area
dell'impianto utilizzatore (tensioni di passo e di contatto, gradienti periferici e differenze di
potenziale fra diverse masse metalliche di valore limitato).
L’impianto di terra sarà pertanto costituito dalle seguenti parti:
•
n. 1 dispersore lineare di collegamento equipotenziale di tutte le
macchine e le relative cabine di macchina;
•
rete di terra per la cabina di impianto e la stazione di consegna.
Per integrare e quindi migliorare le capacità disperdenti, il dispersore dovrà
essere interconnesso in più punti anche con le armature dei plinti di fondazione degli
aerogeneratori.
Per quanto riguarda la protezione contro i fulmini di impianti eolici, i problemi
principali riguardano il possibile danneggiamento degli aerogeneratori eolici per
fulminazione diretta ed il possibile deterioramento dei sistemi di monitoraggio e di
controllo per fulminazioni generalmente indirette che interessano, non solo gli
aerogeneratori installati ma l’impianto eolico nel suo complesso. Infatti, le fulminazioni
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dirette sugli aerogeneratori possono danneggiare in modo particolare le pale, mentre i
fulmini nell’impianto generano sovratensioni transitorie che interessano i circuiti degli
aerogeneratori, delle cabine di macchina, della cabina di impianto e che possono
danneggiare i loro sistemi elettronici (che sono particolarmente vulnerabili).
Nello specifico ci si riferisce al solo dispersore di terra, poiché gli aerogeneratori
risultano essere già predisposti con un idoneo sistema di protezione, collegato al
dispersore di terra in due punti.
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