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Valutazioni sui sistemi “kite wind generator”

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Valutazioni sui sistemi “kite wind generator”

In questo rapporto si riassumono i risultati di un’indagine volta ad approfondire le caratteristiche e le prospettive di applicazione di alcuni concetti di macchine eoliche non convenzionali. In particolare, sono state esaminate alcune tecnologie innovative che mirano a sfruttare il vento ad altezze dal suolo superiori a quelle raggiungibili con gli aerogeneratori odierni, cioè oltre i 200 m. I generatori eolici d’alta quota si potrebbero presentare, almeno teoricamente, come alternative agli aerogeneratori tradizionali per i loro potenziali vantaggi sia in fatto di produzione energetica, visto che la velocità del vento tende ad aumentare con l’altezza dal suolo, che per il loro minore impatto ambientale. La parte più consistente dell’analisi è stata riservata ai sistemi basati sull’impiego di aquiloni, che sono da qualche tempo oggetto di studi e sperimentazioni anche in Italia da parte della società KiteGen. Una prima applicazione è quella cosiddetta “a yo-yo”, di cui KiteGen ha già sperimentato un prototipo. Come passo successivo, KiteGen propone di realizzare un sistema del tipo “a giostra”, in cui un numero anche cospicuo di aquiloni, ciascuno debitamente controllato, trascina altrettanti bracci di una struttura rotante ad asse verticale, al cui mozzo è collegato un generatore elettrico. Secondo KiteGen, il sistema a giostra potrebbe consentire di realizzare unità di potenza anche molto elevata, grazie all’impiego di aquiloni multipli fino ad altezze di 800-1000 m dal suolo, con costi di produzione interessanti. Di fatto non sono ancora stati realizzati prototipi di generatori ad aquiloni del tipo a giostra. È evidente che gli aspetti ingegneristici ancora in sospeso non sono pochi. Basti pensare ai problemi strutturali che dovrebbero essere affrontati con l’aumentare della lunghezza dei bracci e il contemporaneo crescere del numero e della forza di trazione degli aquiloni. Altri aspetti assai critici sono, malgrado i risultati concreti già ottenuti con aquiloni singoli, quelli connessi alla gestione e al controllo di un insieme di numerosi aquiloni in volo a grande altezza al variare delle condizioni di vento e nelle fasi di avviamento ed arresto del sistema. Per completezza sono poi stati esaminati brevemente, nella rassegna, anche altri concetti di generatori eolici d’alta quota, sia ad aquiloni che di altro tipo (Ladder Mill, Fly Gen, MARS, FEG). Questi ultimi sono apparsi però meno promettenti, soprattutto rispetto al KiteGen a giostra, dal punto di vista dell’applicazione pratica. Si è anche cercato di ricavare una prima percezione dell’effettiva applicabilità dei generatori eolici KiteGen, in particolare effettuando una valutazione delle reali caratteristiche delle risorse eoliche alle quote a cui essi dovrebbero funzionare. A tal fine è stato utilizzato un archivio storico di profili di vento misurati mediante SODAR Doppler a quote comprese tra 50 e 900 m, disponibile presso CESI RICERCA. Le elaborazioni effettuate per ciascuna località hanno portato a determinare un profilo del vento medio e una distribuzione delle intensità del vento alle diverse quote. Sulla base di queste distribuzioni sono state selezionate le località dove le misure risultano più attendibili e le velocità del vento più elevate. Sono emerse cinque località per le quali, dal momento che venti troppo intermittenti non sono evidentemente adatti a sistemi di generazione ad aquiloni, è stata condotta anche una specifica analisi della persistenza del vento, grandezza che indica per una determinata quota (ad esempio 700 m) il rapporto percentuale tra il numero totale di ore di vento continuo al di sopra di una determinata soglia (ad esempio 7 m/s) e di un certo periodo di permanenza (ad esempio 2 ore), ed il numero totale di ore di misura a quella quota. Nel complesso, anche se per valutazioni più precise del vento in quota sarebbero opportune ulteriori misure appositamente mirate agli scopi di questa indagine, le caratteristiche del vento ad alta quota deducibili dalle analisi preliminari sinora effettuate sembrerebbero non escludere, in linea di principio, la possibilità di utilizzare proficuamente i sistemi innovativi proposti e, in particolare, i sistemi del tipo KiteGen a giostra. Naturalmente resterebbero da risolvere i non pochi problemi costruttivi e di gestione del funzionamento di cui si è detto. Peraltro è da considerare che questi concetti innovativi sono tuttora in una fase embrionale e, per essere definiti, necessitano ancora di numerosi studi e perfezionamenti. In ogni caso, la realizzazione di centrali eoliche con i generatori innovativi descritti, soprattutto se di potenza elevata, sarebbe destinata anch’essa a comportare dei problemi d’inserimento nel territorio, sia

per l’ingombro proprio che per la necessità di lasciare adeguate zone di rispetto onde evitare interferenze con il traffico aereo e con strutture terrestri (linee elettriche ecc.), nonché pericoli per le persone. Anche l’impatto visivo e la rumorosità di questi sistemi sono aspetti importanti ancora da valutare.

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