ANEMOMETRI INSTALLATI IN CIMA TORRE IN

CONFIGURAZIONE SIDE-BY-SIDE [G.3]

Oltre alle prescrizioni contenute nel paragrafo [G.2], vale quanto segue. Le coppette dell'anemometro devono essere montate al di sopra del braccetto di sostegno ad una distanza da esso pari ad almeno 20 volte il diametro del braccetto, anche se si consigliano 25 volte il diametro del braccio.

Il braccetto, costituito sia dalla porzione orizzontale che dai supporti verticali, deve avere una sezione circolare. Per quanto riguarda la distanza reciproca tra gli anemometri viene prescritto uno spazio di separazione compreso tra 2.5 e 4 m.

Nessun altro strumento deve essere posizionato più vicino di 1,5 m dalle coppette dell'anemometro, né al di fuori del mezzo cono 11: 1 per una distanza di almeno 4 m sotto le coppette.

L'influenza di un anemometro sull'altro deve essere valutata ed il settore di misura deve essere conseguentemente limitato in modo tale che l'incertezza complessiva della misura della velocità del vento rimanga entro i limiti desiderati.

75 Fig. 24: Modalità di installazione dei sensori in configurazione top-mounted

76 Fig. 25: Modalità di installazione dei sensori in configurazione side-by-side

77 Osservazione

Lo scopo dell’ente normatore è quello di consigliare le modalità di installazione ritenute più idonee al fine di limitare effetti di distorsione del flusso sui sensori e dunque letture erronee. Il problema è che appare evidente come poca attenzione sia stata posta all’applicazione pratica sul campo. Alla fine del paragrafo [G.1] viene richiesto che le strutture di sostegno degli strumenti siano stabili e tali da evitare di indurre vibrazioni. Nei paragrafi successivi vengono però richiesti bracci di sostegno liberi da ogni ostacolo che si sviluppano per oltre 2m di altezza dalla cima della torre. Queste due richieste risultano tra loro contrastanti poiché aste di questo tipo, installate in cima ad una torre meteorologica, non possono che essere flessibili ed indurre oscillazioni non trascurabili con ritorsioni sulla precisione dello strumento stesso.

Viene poi richiesto di installare l’anemometro, o gli anemometri, in cima alla torre facendo in modo che per almeno 4m al di sotto di essi non vi siano oggetti che si estendono oltre un mezzo cono fittizio i cui lati stanno tra di loro in un rapporto 11:1. Il tutto deve essere sorretto da un tubo il cui diametro non può essere superiore al diametro dell’anemometro stesso, e quindi dell’ordine di qualche centimetro. Si ricorda, per quanto possa sembrare banale, che i siti eolici sono per definizione ventosi. La norma ritiene che sia possibile installare in condizioni di vento un oggetto avente queste dimensioni, a quote facilmente superiori agli 80m e di sostenere il tutto con un tubo il cui diametro è di solo qualche centimetro. Risulta superfluo commentare ponendo l’attenzione su come tutte queste richieste appaiano in contraddizione con la richiesta di solidità e stabilità contenute all’inizio dell’Annex

Quello che viene volgarmente definito “effetto frusta” inevitabilmente verrebbe a crearsi e la struttura subirebbe delle oscillazioni difficilmente controllabili influendo negativamente non solo sulla precisione dello strumento montato in cima, come detto in precedenza, ma anche sulla solidità del tutto.

Si ritiene poi di dover evidenziare alcuni aspetti specifici della configurazione side-by-side. La norma dichiara che anemometri installati in cima torre in questa configurazione offrono una ridondanza nelle misure al prezzo di un marginale incremento delle distorsioni del flusso, a patto che essi siano installati ad una distanza adeguata tra loro e su supporti stabili. Le perplessità sono due: se da un lato è vero che anemometri in questa configurazione offrano ridondanza delle misure a prezzo di un discreto incremento della distorsione del flusso, è vero anche che comunque una distorsione c’è, ed è quindi buona pratica scartare quei settori per cui si

78 risentono gli effetti di scia di un anemometro sull’altro, ovvero due settori. Ora, in un caso di orografia complessa questo può essere problematico perché già in fase di valutazione del terreno e degli ostacoli risulteranno ragionevolmente scartati parecchi settori e la site calibration può comportare l’esclusione di altri settori ancora (come abbiamo potuto constatare nel sito eolico di Serrapetrona in cui, a valle di tutte le analisi, i settori utili al fine della power curve measurement sono risultati essere solo 3). Il rischio è quindi che rimangano pochi settori validi per poter espletare la procedura della power curve measurmente. Qualora non fosse possibile procedere con una configurazione top-mounted, si consiglia di cercare di installare gli anemometri orientandoli secondo settori già scartati. Non è detto, ovviamente, che questo sia possibile.

La seconda perplessità riguarda la distanza reciproca a cui gli anemometri devono essere installati per minimizzare i reciproci effetti di scia. Nel primo paragrafo si parla solamente di distanza “adeguata”, ma quella effettiva che viene poi proposta nel paragrafo [G.3] risulta esageratamente elevata e di difficile applicazione perché comporta una struttura finale flessibile e soggetta ad oscillazioni, andando ulteriormente ad aggravare la situazione precedentemente descritta.

Dunque riassumendo, la norma richiede che vi siano stabilità e rigidezza nella struttura, ma le richieste specifiche relative alle distanze di installazione dei sensori, siano essi top-mounted o side-by-side munted, non sembrano andare incontro a questo requisito.

Si riporta un breve esempio di come sarebbe una configurazione top-mounted che rispetta i requisiti dell’Annex G.

Si supponga di avere una turbina avente altezza dell’hub H pari a 100m, diametro del rotore D pari a 120m e che il lato della torre anemometrica tralicciata sia pari a 50cm. L’anemometro dovrà essere posizionato ad una quota pari ad H ± 1%. Il mezzo cono fittizio avrà dimensioni pari a 25cm come base (la base del cono è pari alla lato della torre) ed altezza conseguente pari a 2.75m. Dunque l’altezza del braccio di supporto dell’anemometro, che si ricorda dover avere diametro al massimo pari a quello dell’anemometro stesso, dovrà avere un’altezza di 2.75m per fare in modo che nessuna parte della torre sporga al di fuori del mezzo cono. Tutti gli altri strumenti, banderuola, anemometro di riferimento ed altro, devono distare dall’anemometro principale almeno 4m, quindi andranno installati al di sotto della linea dei 96m.

79 Fig. 26: Esempio delle dimensioni necessarie a soddisfare i requisiti dell’Annex

G in relazione all’installazione di anemometro montato in configurazione top-mounted

Al di là di questi problemi, ce n’è uno ritenuto veramente importante, un aspetto che la norma si limita a discutere in pochissime righe e che invece è di vitale importanza soprattutto in orografie complesse: la presenza di un impianto parafulmine.

La norma si limita a dire che se dovesse essere installato un sistema di protezione dai fulmini, il captatore dovrebbe essere montato in cima alla torre ad una distanza dall’anemometro principale pari a 30 volte il diametro del captatore stesso ed in modo tale che l’anemometro non sia nella scia generata quando il vento è nel settore di misura. Il captatore deve avere un diametro minimo di 1cm, quindi la richiesta di distanza pari a 30 diametri implica che si troverà molto vicino all’anemometro generando interferenza. Quest’ultimo aspetto, però, tutto sommato sarebbe facilmente superato

80 sacrificando il settore in cui si risente del disturbo, ma il vero problema è che la norma non tiene conto di cosa significhi a livello pratico installare un’asta che sarà lunga almeno un metro a protezione, e quindi al di sopra, di tutto un sistema che ha le caratteristiche di installazione descritte poc’anzi. Poiché viene specificato che nessun oggetto può sporgere al di fuori del semi-cono 11:1 per almeno 4m al di sotto della linea delle coppette, l’unico punto in cui il parafulmine potrebbe essere installato è immediatamente al di sotto dell’anemometro principale. Nelle immagini a seguire si può vedere un esempio di come potrebbe essere installato il parafulmine. Supponendo un’asta di captazione dell’altezza di 1m al di sopra del piano dell’anemometro principale, l’angolo di protezione che verrebbe a formarsi per questo piano sarebbe di 71°, mentre l’angolo di protezione che si verrebbe a creare a protezione del secondo piano di strumentazione (posto alla quota di 96m) risulterebbe pari a 59°. Dunque un solo parafulmine sarebbe sufficiente a proteggere gli strumenti più importanti, ma rimane comunque la difficoltà di dover installare un’asta alta almeno 1m a 30cm di sbalzo da un’alta asta alta oltre 2m, avente un diametro inferiore a quello del corpo dell’anemometro ed avente all’estremo libero l’anemometro stesso.

Se nel caso di un solo anemometro montato in cima alla torre è pressoché impossibile a causa delle sollecitazioni che indurrebbe al supporto dell’anemometro, nel caso in cui gli anemometri siano due side-by-side lo è a tutti gli effetti.

81 Fig. 28: Dettaglio di una possibile installazione di impianto parafulmine