Capitolo 8 Analisi di prefattibilità di un impianto eolico “MiniWind”

Capitolo 8

Analisi di prefattibilità di un impianto eolico

“MiniWind”

8.1 l’aerogeneratore JIMP-20

Sul mercato vi sono alcuni modelli di aerogeneratori della taglia da 20 kWp e dalle caratteristiche simili .

Quello prescelto per l’installazione è il JIMP-20 , prodotto dalla Jonica Impianti di Taranto . La turbina JIMP20 presenta peculiarità progettuali e costruttive altamente innovative quali :

- l' aerodinamica del rotore ; - sicurezza intrinseca ; -il contenimento dei livelli di rumore ;

- l'allargamento del range di funzionamento ; - l'ottimizzazione dei rendimenti meccano-elettrici ;

caratteristiche tecniche generali dell’aerogeneratore :

- Potenza nominale: 20 kW

- Rotore: 3 pale in vetroresina - Diametro rotore: 8 m

- Altezza mozzo: 12 m (opzione 18 m) - Funzionamento: sopra-vento - Velocità min. di vento operativo: 3,5 m/s

- Velocità max. di vento operativo: 37,5 m/s

- Controllo di potenza: attivo , con variazione del passo

- Controllo Sovravelocità: attivo/passivo , con variazione del passo e stallo - Regolazione imbardata: passiva , con banderuola

- Tensione di uscita: 120 Vdc¸ 380 Vca (per collegamento alla rete elettrica)

Figura 8.1 : viste degli aerogeneratori JIMP-20

per il collegamento alla rete elettrica è munito di :

-quadro elettrico completo di interfaccia alla rete BT ; -sistema di controllo del parallelo con la rete BT ; -convertitore AC/DC/AC .

8.2 Progetto di massima del campo eolico e procedure d’installazione degli

aerogeneratori

Una volta che sia stata ottenuta l’autorizzazione a costruire , i componenti che costituiscono l’aerogeneratore , vengono trasportati nel sito di installazione con mezzi da viabilità ordinaria, pertanto non dovrebbe essere necessaria la realizzazione di ulteriori strade .

Sarà previsto un movimento di terra per la realizzazione dei plinti di fondazione in cemento armato delle dimensioni di 3 metri per tre di base e 1,2 metri di altezza a cui saranno ancorate le torri di sostegno .

Questi andranno realizzati ad una distanza minima di 60 m tra loro e da fabbricati dovuta alla gittata massima teorica degli elementi rotanti .

Quando saranno stati realizzati i plinti e le turbine eoliche saranno state portate sul sito di installazione si procederà alla loro installazione con modalità installativa dettata dalla casa costruttrice.

Una volta realizzata l’installazione meccanica delle macchine si procederà all’allacciamento elettrico infatti èprevista la realizzazione di una cabina di interfaccia MT/BT di dimensioni in pianta pari a 3.0 x 2.5 m e altezza 2.50 m, del tipo prefabbricato in c.a.v., appoggiata su una platea in conglomerato cementizio armato .

Poiché la casa costruttrice consegna i sui prodotti “chiavi in mano”, cioè pronti a funzionare il solo costo che dovrà sostenere la proprietà , oltre al costo di acquisto di circa 35.000 € per macchina , sarà quello di collegamento della cabina MT/BT sottoimpianto alla rete interna . Inoltre è prevista , sempre a carico della casa costruttrice , una procedura di collaudo prima della messa in esercizio dell’impianto .

manutenzione ordinaria:

Con scadenza annuale oppure ogni 5000 ore di funzionamento è previsto un controllo di tutti i componenti eolico per verificare sia il corretto funzionamento meccanico degli aerogeneratori sia il buono stato dell’impianto elettrico di collegamento con la rete .

Il sito di installazione dei due aerogeneratori risulta essere il “poggio al vento”, sia perché già con il suo nome sembra garantire una maggior risorsa eolica , sia perché in prossimità della strada di servizio e della linea elettrica MT interna .

Una installazione in tale posizione garantirebbe il collegamento della cabina BT/MT degli aerogeneneratori con un cavidotto di una lunghezza massima di circa 200m.

8.3 Diagrammi di produzione e producibilità annua

La turbina raggiunge la potenza nominale con una velocità del vento pari a circa 12 m/s,mentre da quanto visto in 3.2 la risorsa eolica garantirebbe una velocità media del vento di 6 m/s per circa 2000 ore anno , quindi non si dovranno attendere grandi produzioni energetiche , anche se questi dati però provengono dalla consultazione di una mappa eolica e non da un’indagine anemologica accurata del sito , cosa che potrebbe far prevedere una più ottimistica situazione .

Per stimare la producibilità annua dell’impianto si sono utilizzati :

- i rilievi anemometrici della stazione meteorologica del Monte Cimone con i quali, opportunamente adattati alle differenti caratteristiche del sito di installazione , si è potuto costruire l’andamento medio della curva giornaliera del vento e suddividere l’anno in 4 giornate tipo produttive :

- ventosa ;

- di medio vento ; - di poco vento ; - di vento assente .

Diagrammi di produzione oraria eolica :

produzione oraria giorno ventoso

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 0. 00 1. 00 2. 00 3. 00 4. 00 5. 00 6. 00 7. 00 8. 00 9. 00 10. 00 11. 00 12. 00 13. 00 14. 00 15. 00 16. 00 17. 00 18. 00 19. 00 20. 00 21. 00 22. 00 23. 00 kWatt

produzione oraria giorno di vento medio

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 0. 00 1. 00 2. 00 3. 00 4. 00 5. 00 6. 00 7. 00 8. 00 9. 00 10. 00 11. 00 12. 00 13. 00 14. 00 15. 00 16. 00 17. 00 18. 00 19. 00 20. 00 21. 00 22. 00 23. 00 kW att

produzione oraria giorno di poco vento

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 0. 00 1. 00 2. 00 3. 00 4. 00 5. 00 6. 00 7. 00 8. 00 9. 00 10. 00 11. 00 12. 00 13. 00 14. 00 15. 00 16. 00 17. 00 18. 00 19. 00 20. 00 21. 00 22. 00 23. 00 kWatt

- i dati sulla producibilità media annua di impianti eolici costituiti da aerogeneratori J-IMP 20 e operanti in condizioni di velocità media del vento simile a quella prevista nel sito di

Producibilità impianti simili

Impianto Pp [kW] Vm [m/s] kWh/a AGIP Livorno 60 5,0 90.000 Pirrini Cesena 40 8,0 100.000

Celidonia 20 7,0 40.000

Infatti ipotizzando una distribuzione delle giornate tipo come da seguente tabella la producibilità annua d’impianto , viste anche le differenze di velocità media del vento , risulterebbe in linea con i valori degli altri impianti .

Tabella 8.1 : producibilità dell’impianto eolico

giorno tipo n°gg kWh/anno vento assente 55 0,0 Poco vento 95 9.519,0 medio vento 120 24.048,0 ventoso 95 31.730,0

totale 365 65.297,0

Si può quindi cautelativamente assumere la producibilità annua d’impianto pari a :

] [ 000 . 65 anno kWh E_p =

che corrisponderebbe ad un funzionamento nominale pari a circa 1625 ore/anno.

8.4 Valutazione economica di fattibilità singola

Costi :

I costi unitari di realizzazione dell’ impianto eolico forniti dalla Jonica Impianti sono riassunti nella seguente tabella , dove sono stati aggiunti anche i costi per la realizzazione del

collegamento tra la cabina MT sottoimpianto e la rete interna (max 300m di cavidotti più le protezioni) .

Tabella 8.2: costi unitari per aerogeneratore JIMP-20 :

costo unitario mini turbina eolica JIMP-20

progettazione e direzione lavori € 1.000 fornitura franco fabbrica turbina JIMP-20 € 18.000 fornitura franco fabbrica torre di sostegno da 18 m € 5.000 fornitura franco fabbrica inverter € 5.000

fornitura cavi € 250

realizzazione opere civili € 2.500 trasporto,installazione,montaggio e avviamento € 2.000 noleggio mezzi di sollevamento € 250 connessione alla rete interna (stima) € 6.000

totale costi diretti € 40.000

Il progetto prevede l’installazione di due aerogeneratori , quindi il costo complessivo di impianto sarà : [€] 000 . 80 2⋅ = = _unitario impianto C C

Ipotizzando di ammortizzare il costo dell’investimento in 20 anni a quote costanti e con un tasso di interesse annuo del 5% , la rata annuale del mutuo provocherebbe un flusso di cassa in uscita pari a : ] € [ 419 . 6 05 , 0 05 , 1 1 000 . 80 20 anno Qm = − = ₋

I costi di gestione dell’impianto , quali manutenzione ordinaria e straordinaria , sono stati anch’essi forniti dalla casa costruttrice , la quale basandosi su dati medi derivanti da altri impianti simili già in funzione sostiene che essi ammontino a 700-800 €/anno per macchina , quindi complessivamente si hanno :

] € [ 600 . 1 2 _. anno C C_g = ⋅ _ugestione ≅ Ricavi :

Nel precedente paragrafo si è visto che la producibilità attesa dall’impianto è pari a :

] [ 000 . 65 anno kWh E_p =

Tale quantità prodotta , garantirebbe l’erogazione da parte del GRTN di un certificato verde (50 MWh/anno) e quindi un flusso di cassa in entrata per 8 anni dalla messa in esercizio dell’impianto pari a : ] € [ 50 , 4869 . . anno FCCV =

rivalutato ogni anno del tasso di inflazione ISTAT (circa il 2%) ed esentasse .

Per gli stessi motivi già espressi per l’impianto fotovoltaico anche in questo caso si ipotizza che tutta l’energia prodotta venga ceduta alla rete alla tariffa di 70 €/MWh .

Il flusso di cassa relativo alla cessione sarà quindi : ] € [ 550 . 4 anno FC_ce =

rivalutato ogni anno del 40% del tasso di inflazione ISTAT .

I redditi derivanti dall’incentivazione non sono sottoposti ad imposta fiscale (attorno al 40%) , mentre i restanti lo sono , quindi qualora l’imponibile (differenza tra i ricavi tassabili e i costi di esercizio) risulti negativo le imposte ( I ) risulteranno nulle .

Per effettuare il calcolo degli indici delle redditività si è fatto uso di un foglio elettronico , tabella di sotto , dal quale ipotizzando anche un tempo di vita dell’impianto di 25 anni emergono i seguenti valori :

Tabella 8.3 : foglio elettronico per il calcolo del VAN e PBT: Ricavi Costi anno FCcv[ € ] FCce[ € ] Cg [ € ] Qm [ € ] I [ € ] FCt [ € ] NCFt [ € ] ΣNCFt [ € ] V.A.N. [ € ] 0 4.870 4.550 1.600 6.419 0 7.820 7.820 7.820 -72.181 1 4.967 4.586 1.632 6.419 0 7.921 8.338 16.158 -63.842 2 5.066 4.623 1.665 6.419 0 8.025 8.892 25.049 -54.951 3 5.168 4.660 1.698 6.419 0 8.130 9.482 34.531 -45.469 4 5.271 4.697 1.732 6.419 0 8.236 10.112 44.643 -35.357 5 5.376 4.735 1.767 6.419 0 8.345 10.784 55.428 -24.572 6 5.484 4.773 1.802 6.419 0 8.455 11.502 66.930 -13.070 7 5.594 4.811 1.838 6.419 0 8.567 12.267 79.197 -803 8 0 4.849 1.875 6.419 0 2.975 4.484 83.681 3.681 9 0 4.888 1.912 6.419 0 2.976 4.722 88.403 8.403 10 0 4.927 1.950 6.419 0 2.977 4.972 93.375 13.375 11 0 4.967 1.989 6.419 0 2.977 5.235 98.610 18.610 12 0 5.007 2.029 6.419 0 2.977 5.510 104.120 24.120 13 0 5.047 2.070 6.419 0 2.977 5.799 109.918 29.918 14 0 5.087 2.111 6.419 0 2.976 6.102 116.020 36.020 15 0 5.128 2.153 6.419 0 2.974 6.420 122.440 42.440 16 0 5.169 2.196 6.419 0 2.972 6.753 129.193 49.193 17 0 5.210 2.240 6.419 0 2.970 7.102 136.296 56.296 18 0 5.252 2.285 6.419 0 2.967 7.468 143.764 63.764 19 0 5.294 2.331 6.419 0 2.963 7.852 151.616 71.616 20 0 5.336 2.378 0 1.183 1.775 4.952 156.568 76.568 21 0 5.379 2.425 0 1.181 1.772 5.204 161.771 81.771 22 0 5.422 2.474 0 1.179 1.769 5.468 167.239 87.239 23 0 5.465 2.523 0 1.177 1.765 5.743 172.982 92.982 24 0 5.509 2.573 0 1.174 1.761 6.032 179.014 99.014

Andamento del V.A.N.

-50.000 -25.000 0 25.000 50.000 75.000 100.000 125.000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Dai precedenti si vede che :

- VAN≥0 tra il 8° e il 9° anno - PBT circa 8 – 9 anni

- TIR 4,41 %

il costo attualizzato del chilowattora prodotto , calcolato con la A.1.3 risulta :

- 0,1337[ € ] kWh

C_kWh =

Visti i precedenti si capisce che la proprietà investendo in questo tipo di impianto potrebbe essere sia in grado sia di recuperare il capitale investito che di generare un surplus economico.

8.5 economie indirette in termini di TEP e mancate emissioni inquinanti :

Utilizzando i dati per la conversione in TEP e la produzione di emissioni inquinanti visti in 1.5 , in un anno si saranno risparmiate :

3 , 14 . . . 2 , 2 = ⋅ = petrolio p i c p E TEP

e si saranno evitate le seguenti emissioni inquinanti :

- ₂ 650 65.000 42,250[ ] anno tonn CO = ⋅ = - 10 65.000 650[ ] anno kg NOX = ⋅ = - 3 65.000 195[ ] anno kg SO_X = ⋅ =