Dott. Mauro Giavazzi - Consulente Ambientale / Aziendale
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REGIONE MARCHE
PROVINCIA DI PESARO E URBINO
Comune di Mercatino Conca
Autotrasporti Marcaccini Giacomo
Impianto minieolico di potenza nominale pari a 60 kW
Località Cà Antoniuccio – Comune di Mercatino Conca (PU)
Foglio 6 Particelle 47/85
RELAZIONE TECNICA GENERALE
PROGETTO PRELIMINARE
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Indice
1
PREMESSA.................................................................................................................................................. 3
2
CARATTERISTICHE GENERALI.................................................................................................................. 4
3
4
5
2.1
Descrizione dell’impianto .............................................................................................................. 4
2.2
Aerogeneratore ............................................................................................................................... 5
OPERE CIVILI ............................................................................................................................................ 10
3.1
Fondazione aerogeneratore ............................................................................................................ 10
3.2
Viabilità e piazzole ......................................................................................................................... 11
3.3
Locale tecnico .................................................................................................................................. 11
3.4
Valutazione del volume complessivo netto degli scavi ................................................................... 12
OPERE ELETTROMECCANICHE ................................................................................................................. 13
4.1
Schema elettrico ........................................................................................................................... 13
4.2
Cavidotto ........................................................................................................................................ 14
4.3
Impianto di messa a terra ............................................................................................................ 14
4.4
Sistema di controllo e monitoraggio ......................................................................................... 14
ELABORATI DI PROGETTO ........................................................................................................................ 15
2
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1 PREMESSA
La presente relazione tecnica generale descrive le opere elettromeccaniche e civili necessarie
per l’installazione di un generatore mini-eolico di potenza pari a 60 kW da ubicarsi nel comune
di Mercatino Conca (PU) in Cà Antoniuccio. L’iniziativa del Proponente (Autotrasporti
Marcaccini Giacomo) nasce nell’ambito della produzione di energia elettrica da fonti
alternative/rinnovabili, contribuendo, in questo modo, per quanto fattibile, al soddisfacimento
delle esigenze di energia pulita e sviluppo sostenibile invocate dal Protocollo Internazionale di
Kyoto del 1997 e dal Libro Bianco italiano scaturito dalla Conferenza Nazionale Energia e
Ambiente del 1998.
La produzione di energia elettrica avviene attraverso una macchina elettromeccanica, chiamata
turbina, che trasforma l’energia cinetica del vento in energia elettrica. Si tratta quindi di un
processo che non richiede alcun altro tipo di combustibile fossile e che perciò non produce
emissioni in atmosfera dannose per l’uomo e/o l’ambiente.
Tutta l’energia elettrica prodotta verrà immessa nella rete elettrica nazionale e sarà
immediatamente disponibile per le utenze che ne avessero necessità.
L’impianto sarà installato su terreno agricolo nel comune di Mercatino Conca, distinto
catastalmente al foglio n. 6 part. 47/85 in relazione alle quali il Proponente a Titolo ad
Intervenire (si consultino le Tavole di progetto E1, E2, E3 e E4).
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2 CARATTERISTICHE GENERALI
2.1 Descrizione dell’impianto
L’impianto in oggetto è costituito da una turbina mini-eolica, o aerogeneratore, di potenza pari
a 60 kW, e da un locale tecnico per l’alloggio delle apparecchiature, dei quadri elettrici e dei
misuratori di energia prodotta/scambiata.
Quest’ultima viene immessa nella rete elettrica nazionale tramite un collegamento alla rete BT
di ENEL Distribuzione SpA di nuova realizzazione. L’azione di spinta del vento innesca la
rotazione delle pale della turbina che sono collegate, mediante il mozzo e un albero, al
generatore elettrico. Il motore elettrico, assieme alle altre componenti elettromeccaniche,
elettriche e elettroniche di gestione e controllo della macchina, sono poste all’interno della
navicella collocata all’apice della torre tubolare di sostegno.
Il diametro del rotore costituito dalle pale è di 26 m, l’altezza del mozzo di rotazione è di 30 m
dal piano di campagna.
Sia le pale che l’involucro protettivo della navicella sono realizzate in fibra di vetro rinforzata. La
torre sarà realizzata in acciaio zincato di diametro variabile, lungo l’altezza, e di spessore idoneo a
sostenere i carichi statici e dinamici trasferiti dalla navicella. E’ previsto l’assemblaggio in sito di
tre conci di lunghezza tale da garantire l’altezza di progetto.
La fondazione della turbina sarà del tipo indiretto, in cemento armato gettato in opera, a
pianta quadrata di dimensioni massime pari a 7,00 x 7,00 m con profondità di m 1,35 dal piano
di campagna (il dimensionamento definitivo sarà oggetto dei successivi gradi di progettazione);
verranno realizzati anche n° 5 pali di fondazione di diametro pari a 60 cm (per i dettagli si
rimanda alla Tavola D1 allegata redatta dall’Ing. Marco Fini).
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In prossimità della torre sarà installato un manufatto in CLS (dimensioni 1800 x 2400 x 500
mm) per l’alloggio delle apparecchiature, dei quadri elettrici e dei misuratori di energia
prodotta/scambiata dalla turbina, così come si evince dalla Tavola di progetto E4, Pag. 3.
L’impianto di produzione sarà collegato alla rete elettrica di Bassa Tensione di ENEL
DISTRIBUZIONE SpA, il distributore realizzerà una nuova linea in Media Tensione aerea con
cavo ELICORD 35 mm2 in alluminio per una lunghezza complessiva di 655 metri.
La linea di Media Tensione terminerà al palo in cui verrà alloggiato il trasformatore MT/BT
(PTP), per i dettagli si consulti la Tavola E3, Pag. 1, 2 e 3.
È stata posta particolare attenzione all’adozione di idonee misure per ridurre la visibilità delle
opere civili (fondazione, cavidotti di collegamento, ecc.).
Il cavidotto a bassa tensione di ENEL DISTRIBUZIONE SpA sarà interrato fino al punto di
consegna- misuratore energia prodotta/scambiata; la linea MT per problematiche dovute alla
morfologia locale e di stabilità del terreno non potrà essere interrata (come stabilito dai tecnici di
ENEL Distribuzione SpA, in sede di sopralluogo); la fondazione sarà interrata rispetto alla quota
di campagna e la superficie superiore sarà ricoperta con materiale inerte di risulta dello scavo
precedentemente realizzato.
La torre di sostegno è di tipo tubolare di materiale metallico e di colorazione bianco-grigia. Il
rotore, invece è costituito da tre pale in fibra di vetro (vetroresina) rinforzata.
La presenza sul territorio di un impianto minieolico per la produzione di energia elettrica, può
costituirsi quale emblema rappresentativo di “sviluppo sostenibile”, concretizzando una garanzia
del rispetto delle risorse ambientali nel loro complesso.
Le caratteristiche tecniche dell’impianto permettono di stimarne la vita utile in circa 30 anni,
trascorsi i quali verrà dismesso e lo stato dei luoghi sarà ripristinato.
2.2 Aerogeneratore
L’aerogeneratore di Tozzi Nord VICTORY 26-60 è una turbina eolica ad asse orizzontale,
tripala, sopravvento, con diametro del rotore di 26m, potenza nominale di 60 kW, controllo
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attivo del passo e velocità variabile. L’altezza standard al mozzo è di 30 m. E’ concepito per
massimizzare la resa energetica in condizioni di basse ventosità.
A) ROTORE
Il rotore è costituito da tre pale in fibra di vetro-epossidica. Le pale sono vincolate al mozzo per
mezzo di cuscinetti che ne permettono la rotazione attorno al proprio asse longitudinale.
L’aerogeneratore VICTORY 26-60 dispone di un sistema collettivo di controllo del passo palare.
B) TRENO DI POTENZA
La coppia al generatore elettrico viene trasmessa a mezzo di un moltiplicatore di giri ad assi
paralleli a due stadi, quest’ultimo accoppiato attraverso un apposito giunto all’albero lento
principale.
C) SISTEMA DI IMBARDATA
L’imbardata è di tipo a controllo attivo. La regolazione dell’angolo di imbardata avviene per
mezzo di un motoriduttore elettrico posizionato sul lato inferiore del telaio, in presa con la
dentatura interna di una speciale ralla precaricata che collega la navicella alla sottostante torre di
sostegno.
D) TORRE
La torre di supporto standard per VICTORY 26-60 è di tipo poligonale a 24 lati in acciaio,
costruita in tre sezioni con giunto ad innesto, per una lunghezza complessiva di 29,26 m.
E) SISTEMA DI REGOLAZIONE
Il sistema collettivo di regolazione del passo delle pale è operato da un attuatore lineare
idraulico, azionato da una pompa idraulica ad alta pressione.
F) SISTEMA DI CONTROLLO
F1) Architettura del sistema di controllo
Il sistema di controllo dell’aerogeneratore VICTORY 26-60 è basato sull’utilizzo di un PLC
industriale di tipo commerciale.
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I segnali principali sono:
- velocità di rotazione del rotore;
- velocità di rotazione del generatore;
- velocità del vento;
- direzione del vento;
- accelerazioni in testa torre;
- temperatura del generatore;
- temperatura e pressione olio centrale idraulica;
- temperatura olio moltiplicatore di giri;
- posizione dell’attuatore lineare pitch.
F2) Controllo dell’imbardata
Il movimento di imbardata è controllato sulla base del segnale di direzione relativa fornito
dalla banderuola posizionata all’esterno nella parte posteriore della navicella. Un apposito
sistema di sicurezza inibisce l’eccessivo avvolgimento dei cavi elettrici, che dalla navicella
scendono all’interno della torre.
F3) Controllo del passo palare
Il sistema di controllo del passo palare è collettivo. Quando viene raggiunta la massima
velocità di rotazione del rotore, l’angolo di attacco delle pale varia in modo opportuno
affinché la velocità di rotazione rimanga costante. Tale logica si basa sulla valutazione
continua in tempo reale dei valori di velocità di rotazione e di accelerazione del rotore.
G) SISTEMA DI FRENATURA
L’aerogeneratore VICTORY 26-60 è dotato di due sistemi indipendenti di frenatura del rotore:
posizione di parcheggio, per mezzo dell’attuatore idraulico;
G1) Sistema di frenatura
L’arresto aerodinamico del rotore avviene per mezzo del pistone idraulico a servizio del
sistema di controllo del passo palare, che porta le pale simultaneamente in posizione di
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parcheggio. Il sistema idraulico è regolato da una valvola servo-proporzionale comandata da
PLC. Al fine di prevenire malfunzionamenti, anche in condizioni di mancanza della rete
elettrica, il sistema è dotato di un serbatoio di accumulo che svolge funzione di riserva di
pressione.
G2) Sistema di frenatura meccanica
L’aerogeneratore VICTORY 26-60 è provvisto di un freno a disco agente sull’albero
principale lento, in prossimità del mozzo del rotore. Il freno meccanico è di tipo negativo
“fail-safe”, a garanzia della sicurezza della macchina in qualsiasi condizione di guasto o
malfunzionamento.
H) PROTEZIONE DEL SISTEMA
Le funzioni di protezione della catena elettrica di potenza sono assolte principalmente dal
controllore logico del convertitore statico, che protegge l’intero sistema dai seguenti possibili
guasti:
-fase nel generatore;
I) PROTEZIONE DA FULMINI
L’aerogeneratore VICTORY 26-60 dispone di un sistema di protezione da fulminazione che
include sia la navicella che la torre di supporto. E’disponibile la protezione antifulmine del rotore
(opzionale).
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Tabella 1 – Caratterisitche tecniche dell’aerogeneratore
Architettura:
Tipo:
Rotore sopravvento con controllo attivo del passo palare e dell’imbardata.
Direzione di rotazione:
Numero di pale:
Diametro del rotore:
Altezza del mozzo:
Potenza elettrica nominale:
Regolazione di potenza:
Velocita del vento di avvio:
Velocita del vento di arresto:
Potenza nominale @:
Area spazzata:
Oraria, visto da sopravvento
3
26.0 m
30.0 m
59.9 kW
Passo attivo (pitch to feather)
2.5 m/s
16.0 m/s
7.5 m/s
531 m2
Rotore
Lunghezza pale:
Materiale:
Protezione antifulmine:
Mozzo:
Treno di potenza
Trasmissione:
12.6 m
Fibra di vetro/Epossidica
Opzionale
Rigido
Moltiplicatore di giri ad assi paralleli, due stadi– rapporto di riduzione 20.6
Cuscinetti principali:
Velocità nominale di rotazione
dell’asse veloce:
orientabili a rulli
855 rpm
Velocità nominale di rotazione
dell’asse lento:
41.5 rpm
Generatore
Potenza nominale:
Tipo:
Protezione:
Classe di isolamento:
Tipo:
Velocità angolare di attuazione:
Controllore
Tipo:
Monitoraggio remoto:
UPS:
Sistema di frenatura
Frenata aerodinamica:
Frenata meccanica:
Torre
Altezza:
Tipo:
Classe di vento di progetto:
Pesi
Navicella, escluso rotore e mozzo:
Rotore, incluso mozzo:
Torre:
59,9 kW
Generatore sincrono a magneti permanenti a 20 poli
IP20
H
Sistema di imbardata
Controllo attivo dell’imbardata
1.47 deg/s
PLC
Tozzi Nord SCADA System / Real Time Viewer
Batterie di riserva: 2x12V
Regolazione collettiva del passo pala (3 velocità dell’attuatore lineare del passo: 12, 25, 51
mm/s).
Freno a disco sull’albero principale con pinza negativa; in caso di malfunzionamento di
quest’ultima è possibile serrarlo manualmente.
29.26 m
poligonale in acciaio, 3 segmenti
Special IV A
5000 kg
2400 kg
13700 kg
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3 OPERE CIVILI
Le opera civili strettamente afferenti la realizzazione dell’impianto eolico possono suddividersi
come segue:
1- Fondazione aerogeneratore;
2- Viabilità e piazzole;
3- Locale Tecnico.
3.1 Fondazione aerogeneratore
Si rimanda per i dettagli alla Tavola D1, redatta dall’Ing. Marco Fini, allegata. Si realizzerà una
fondazione di tipo indiretto, costituita da un plinto in cemento armato a base quadrata delle
dimensioni massime pari (il dimensionamento definitivo sarà oggetto dei gradi di progettazione
successivi) 7,00 x 7,00 x 1,35 m. Sono previsti n° 5 pali di fondazione di diametro pari a 60 cm
e di lunghezza da definire (circa 12 metri). Il volume di scavo complessivo, per motivi di
sicurezza e utilità lavorativa, sarà di dimensioni 10 x 10 x 1,5 m, tenendo conto di uno strato alla
base del plinto di 15 cm composto da magrone.
Sul fondo dello scavo verrà posto anche uno strato di geotessuto filtrante per drenaggi.
Terminata la realizzazione del basamento lo scavo verrà completamente coperto/richiuso con lo
stesso materiale rimosso. Le verifiche di stabilità del terreno e delle strutture di fondazione sono
state eseguite con i metodi ed i procedimenti della geotecnica, tenendo conto delle massime
sollecitazioni che la struttura trasmette al terreno. Si faccia riferimento alla Relazione
Geologica/Geotecnica/Idrogeologica.
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3.2 Viabilità e piazzole
L’accesso al sito è previsto tramite un breve tratto stradale di nuova realizzazione all’interno
della particella catastale di ubicazione, di larghezza di m 3,00, posta alla stessa quota del piano
di campagna, e costituita da uno strato di circa 10 cm di materiale inerte non bituminoso naturale
arido proveniente da cava per la regolarizzazione del piano viabile. Si consultino la planimetria
generale di progetto (Tavola E2 scala 1:1000) e il dettaglio delle opere di completamento alla
base dell’aerogeneratore (Tavola E4, Pag. 1).
3.3 Locale tecnico
Il costruttore dell’aerogeneratore ha previsto l’utilizzo dello spazio interno alla torre di
sostegno per l’alloggiamento di tutte le apparecchiature necessarie. Dal quadro di comando
interno, attraverso apposita tubazione si collega, il manufatto in CLS contenente il Quadro
elettrico Generale ed i misuratori di energia. Il manufatto tecnico realizzato in CLS, dotato di
una copertura impermeabilizzata tramite guaina catramata, avrà dimensioni esterne L 1800 x P
500 x H 2400 mm e sarà realizzato in loco dall’impresa edile.
All’interno, saranno inseriti:
-
Quadro Elettrico Generale;
-
Centralina antintrusione;
-
UPS;
-
Prese di servizio;
-
Misuratori di energia prodotta/scambiata;
I particolari del locale tecnico sono meglio specificati nella tavola di progetto di dettaglio Tavola
E4, Pag. 1/3.
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3.4 Valutazione del volume complessivo netto degli scavi
La valutazione della volumetria netta (per la realizzazione delle opere è necessario un volume di scavo
superiore, ma che viene poi colmato con lo stesso materiale escavato) degli scavi e dei materiali non può
che partire dall’analisi degli scavi da eseguire:
scavo plinto 10,0 x 10,0 x 1,50 = 150 m3;
scavo pali di fondazione (diametro 0,60 m x n° 5 pali x 12 m di profondità = 16,96 m3);
per un totale di circa 167 m3 di terreno movimentato.
Il cemento armato utilizzato/messo in opera avrà il seguente volume:
plinto 7,00 x 7,00 x 1,35 = 66,15 m3;
pali di fondazione (diametro 0,60 m x n.5 pali x 12 m = 16,96 m3);
per un totale di circa 83 m3.
Sul fondo dello scavo verrà posizionato dapprima uno strato di geotessuto filtrante e drenante,
dopodiché uno strato di circa 20 cm di magrone, che in totale occuperà un volume di circa 10
m3.
Tutto il materiale di risulta verrà utilizzato nella stessa area di ubicazione dell’impianto. Sarà
sparso e/o utilizzato nel miglior modo possibile per la sistemazione del terreno circostante nel
pieno rispetto della normativa vigente in materia di terre e rocce da scavo e nel pieno rispetto dei
criteri e delle modalità atte a minimizzare l’innescarsi e/o l’aggravarsi di fenomeni di dissesto,
stante la presenza del vincolo idrogeologico di cui al R.D.L. 3267/’23 (si consulti lo Studio
Preliminare Ambientale).
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4 OPERE ELETTROMECCANICHE
4.1 Schema elettrico
Lo schema elettrico dell’impianto, così come riportato nelle Tavole di progetto E5/E6, è
composto dal generatore a magneti permanenti, il quale ha lo scopo di trasformare in energia
elettrica in BT l’energia meccanica rotazionale impressa dalle pale della turbina. Il generatore è
collegato medianti cavi in rame del tipo Fg7OR di sezione di 70 mmq alla rete elettrica
nazionale.
Verrà installato dal costruttore dell’aerogeneratore (Tavola E6), un quadro di gestione e
controllo dell’impianto che comprende un controller elettronico che gestisce l’imbardata ed i
sistemi di protezione della macchina. Il quadro sarà dotato di un interruttore tripolare In 3 x 125
A per permettere il distacco dell’impianto.
All’interno del quadro sarà installato, inoltre, un dispositivo di interfaccia così come richiesto
dalla norma CEI 0-21, il quale avrà il compito di controllare i valori di tensione e di frequenza
della corrente immessa in rete e di effettuare automaticamente il distacco dell’impianto se i
valori analizzati si discostano dalle soglie previste. Il dispositivo di interfaccia agirà su un
interruttore automatico e richiuderà il circuito elettrico ogni volta che i parametri di rete
rientreranno nei limiti. Tramite cavo FG7 3x70+1x35mm2 il generatore sarà collegato al punto
di allaccio alla rete elettrica (ENEL Distribuzione SpA) dove vi sarà installato un dispositivo
generale (interruttore tripolare In 4 x 125 A) per effettuare il sezionamento di tutto l’impianto ed
il contatore dell’energia prodotta ed immessa in rete (Tavola E5). All’interno del Quadro
Elettrico Generale (Tavola E5) verranno implementate tutte le protezioni per i servizi ausiliari
come TVCC , allarme, luce, prese di servizio, ecc…., ma soprattutto scaricatore di linea classe
I+II per le sovratensioni derivanti dalla linea del distributore. E’ prevista anche la fornitura di
energia elettrica in prelievo per mantenere la presenza di tensione quando l’impianto eolico non
è in produzione.
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4.2 Cavidotto
L’energia prodotta dall’aerogeneratore viene trasportata fino al punto di consegna (ENEL
Distribuzione SpA, misuratore energia prodotta/scambiata), ubicato all’interno del vano tecnico,
dove viene immessa sulla rete elettrica nazionale. Il trasporto dell’energia in BT avviene
mediante cavi interrati posati all’interno di cavidotti corrugati in PEAD.
4.3 Impianto di messa a terra
L’aerogeneratore, la cabina quadri, le strutture metalliche, ivi comprese le armature delle
fondazioni verranno messe a terra tramite un anello realizzato con corda di rame da 35 mmq e
con dispersori a puntazza.
Il collegamento delle apparecchiature elettriche e dei componenti metallici al dispersore avverrà
tramite dei collettori generali di terra cui fanno capo i conduttori di protezione delle singole
apparecchiature.
Tutto l'impianto dovrà essere realizzato in conformità alle Norme CEI 11-1. Per dettagli tecnici
si consulti la Tavola E4, Pag. 1.
4.4 Sistema di controllo e monitoraggio
Il sistema di gestione, controllo e monitoraggio dell’impianto è provvisto di un’interfaccia
uomo-macchina costituita da un sistema informatico installato in situ nel locale quadri.
Il sistema informatico consente principalmente di avere uno strumento di supervisione e
controllo su tutte le apparecchiature elettriche e meccaniche e di prevenire ogni loro
malfunzionamento garantendo funzionalità ed efficienza all’impianto.
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5 ELABORATI DI PROGETTO
Sono parte integrante della presente relazione i seguenti elaborati di progetto:
Tavola E1 – IDENTIFICAZIONE IMPIANTO
Tavola E2 – PLANIMETRIA GENERALE DI PROGETTO
Tavola E3 – ELETTRODOTTO
Tavola E4 – DETTAGLIO IMPIANTO
Tavola E5 – SCHEMA ELETTRICO
Tavola E6 – QUADRO MACCHINA COSTRUTTORE
Tavola D1 – PLINTO DI FONDAZIONE (redatta dall’Ing. Marco Fini)
Sant’Angelo in Vado, 20 marzo 2015
Per. Ind. Paolo Antoniucci
Dott. Mauro Giavazzi
15
DI
DGen
SPI
DG
