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Energia Eolica
Tecnologie delle Energie Rinnovabili
Daniele Cocco Dipartimento di Ingegneria Meccanica,
Chimica e dei Materiali
Università degli Studi di Cagliari
http://people.unica.it/danielecocco
A.A. 2014-2015
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L’oggetto del nostro studio
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La Storia delle Turbine Eoliche
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Il Mulino a Vento Persiano
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Il Mulino a Vento Persiano
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Il Mulino a Vento Persiano
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Il Mulino a Vento Cinese
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Il “Post-Windmill” (15° Secolo)
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Il “Post-Windmill” (15° Secolo)
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Il Mulino a Vento Olandese (17° Secolo)
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Il Mulino a Vento Olandese (17° Secolo)
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Il Mulino a Vento “Americano” (19° Secolo)
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I moderni “Mulini a Vento”
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I moderni “Mulini a Vento”
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I moderni “Mulini a Vento”
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I moderni “Mulini a Vento”
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Le Turbine Eoliche ad Asse Verticale
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La Turbina Eolica “Savonius”
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La Turbina Eolica “Darrieus”
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La Turbina “H-Darrieus”
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Le Turbine ad Asse Orizzontale
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Eolico – Potenza installata nel mondo
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Eolico – Potenza installata nel mondo
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FER – Potenza installata nella UE
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Eolico – Potenza installata nella UE
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Eolico – Potenza installata nella UE
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Eolico – Produzione di energia nella UE
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Eolico – Potenza installata in Italia
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Bilancio Elettrico Italia - 2013
FER
34,2%
Import
14%
Eolico
5,5% (16,6%
delle FER)
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La direttiva 20-20-20
Rispetto ai valori del 2008, il contributo delle FER dovrà
raddoppiare nel settore dell’Energia Elettrica e in pratica
triplicare nel settore dell’Energia Termica e dei Trasporti!
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Settore dell’Energia Elettrica
Dal Piano di Azione Nazionale
sulle FER (Giugno 2010)
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Settore dell’Energia Elettrica
Il solare dovrà aumentare il suo contributo di 250 volte
rispetto al 2005 (ma oggi tale obiettivo è già stato superato!)
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Settore dell’Energia Elettrica
L’eolico dovrà aumentare di 10 volte rispetto al 2005 (ma
“solo” di circa 2 volte rispetto ad oggi)
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Settore dell’Energia Elettrica
Le biomasse dovranno aumentare di oltre 2,5 volte rispetto
al 2005 (di circa 2 volte rispetto ad oggi)
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La Ridistribuzione dell’Energia del Sole
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Le Celle di Circolazione (Celle di Hadley)
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Il Vento Geostrofico sull’Europa
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I Principali Venti sul Mediterraneo
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Le Risorse Eoliche - Europa
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La Scala dei Venti Beaufort
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La Velocità Istantanea del Vento
0 5 10 15 20
Tempo (s)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Vel
ocit
à is
tant
anea
(m
/s)
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La Velocità del Vento
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
Ora dell'anno
0
5
10
15
20
25
30
Ve
locità
me
dia
ora
ria (
m/s
)
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La Velocità del Vento
0 24 48 72 96 120 144 168 192
Ora dell'anno
0
5
10
Ve
locità m
ed
ia o
raria (
m/s
)
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La Variabilità della Velocità del Vento - 1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 3 6 9 12 15 18 21
Ora del giorno
Veloc
ità
med
ia (m/s
)
Media annua Media Novembre Media Luglio
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La Variabilità della Velocità del Vento - 2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Anno
Mese dell'anno
Veloc
ità
med
ia (m/s
)
Media giornaliera Media alle 3.00 Media alle 15.00
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La Distribuzione di Frequenza del Vento - 1
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Velocità del vento (m/s)
Fre
quen
za (or
e/an
no)
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La Distribuzione di Frequenza del Vento - 2
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Velocità del vento (m/s)
Fre
quen
za c
umulat
a (o
re/a
nno)
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La Direzione del Vento - 1
0
5
10
15
20
25
30
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
San Gavino Monreale (CA)
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La Densità di Potenza
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Velocità del vento (m/s)
Den
sità
di po
tenz
a (W
/m^2)
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La Densità di Energia
0
50
100
150
200
250
300
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Velocità del vento (m/s)
Den
sità
di en
ergia
(kW
h/m
^2)
Energia Potenziale Energia elettrica
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Il Profilo Verticale della Velocità del Vento
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L’esponente del Profilo Verticale di Velocità
Descrizione ClasseLunghezza
caratteristica z0 (m)
Superficie del mare 0 0,0002Superfici aperte lisce e piane 0,5 0,0025Aree agricole pianeggianti 1 0,03Aree agricole con presenza di case o alberimolto isolati
1,50,055
Aree agricole con presenza di case o alberiradi (meno di 500 m)
20,1
Aree agricole con presenza di case o alberipoco radi (meno di 250 m)
2,50,2
Foreste, piccoli villaggi e aree agricole conpresenza di case o alberi molto vicini
30,4
Centri abitati con palazzi bassi 3,5 0,8Città con palazzi alti e grattacieli 4 1,6
Atmosfera Suolo rugoso Suolo liscio
Molto instabile A 0,15 0,09Moderatamente instabile B 0,15 0,09Poco instabile C 0,20 0,12Neutra D 0,25 0,15Poco stabile E 0,40 0,24Stabile F-G 0,40 0,24
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Le Classi di Riferimento - Classe 0
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Le Classi di Riferimento - Classe 1
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Le Classi di Riferimento - Classe 2
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Le Classi di Riferimento - Classe 3
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La Distribuzione di Weibull
0 5 10 15 20
Velocità (m/s)
0
0.05
0.1
0.15
0.2
Fre
quen
zaA=6 m/s; k=1,5
A=6 m/s; k=2,0
A=6 m/s; k=2,5
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La Distribuzione di Weibull
0 5 10 15 20
Velocità (m/s)
0
0.05
0.1
0.15
0.2
Fre
quen
zaA=5 m/s; k=2
A=6 m/s; k=2
A=7 m/s; k=2
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FINE