Il ruolo dell’auto elettrica nella transizione energetica: un nuovo report di IRENA

La progressiva quota di veicoli elettrici nel contesto della mobilità, si colloca nel più ampio contesto di migrazione verso un modello energetico distribuito, bidirezionale e quindi intelligente, basato sulle energie rinnovabili, nel quale il bilanciamento della rete verrà a sua volta gestito in modalità di intelligenza distribuita.

   

Ad approfondire questo specifico aspetto della mobilità elettrica, un nuovo rapporto di IRENA, nel quale si esplora come la sempre più ampia diffusione di auto elettriche potrebbe creare, proprio grazie a nuovi protocolli intelligenti,  una considerevole capacità di accumulo, utile proprio al bilanciamento delle reti elettriche e all’integrazione delle fonti rinnovabili, che hanno tra loro anche energie discontinue molto significative come eolico e fotovoltaico.

Nel suo ultimo report dal titolo “Innovation Outlook: smart charging for electric vehicles, IRENA, illustra ai decisori politici le modalità di sfruttamento delle potenzialità offerte dall’evoluzione tecnologica, in atto nell’ambito della mobilità elettrica, a sostegno della transizione energetica dalle energie fossili a quelle rinnovabili.

L’aspetto di base costituto dal tempo medio nel quale una macchina rimane parcheggiata, pari al 95% e quindi, attraverso una seria pianificazione e una adeguata infrastruttura di rete, questo aspetto potrebbe trasformare i veicoli elettrici collegati alla rete in grandi sistemi di accumulo, adottando sistemi di ricarica intelligente bidirezionale, nella quale, quando la batterie del mezzo è carica, diviene a sua volta un elemento di scambio a sostegno della rete elettrica stessa.

Come ha affermato presentando il report Dolf Gielendirettore dell’Innovation and Technology Centre di IRENA, “La ricarica intelligente è una delle innovazioni che IRENA sta seguendo da vicino e che presenta numerosi vantaggi. Riducendo lo stress che la ricarica delle auto elettriche potrebbe creare sulla rete, essa può rendere i sistemi elettrici più flessibili, consentendo l’integrazione di elevate quote di energia rinnovabile nelle reti esistenti e favorendo una mobilità a basse emissioni di C02.


Sono già molti i sistemi intelligenti di ricarica di questo tipo come il cosidetto V2G (Vehicle-to-Grid), che consente al veicolo elettrico non soltanto il prelievo di energia dalla rete, ma anche l’immissione nella stessa. Una tecnologia, quella  V2G, che può addirittura dare opportunità di guadagno ai proprietari di auto elettriche, fornendo servizi ausiliari alla rete.

Come afferma al riguardo l’analista di IRENA Francisco Boshell, “Ne abbiamo visto un esempio nel Regno Unito, nei Paesi Bassi e in Danimarca. Ad esempio, dal 2016, Nissan, Enel e Nuvve hanno avviato dei progetti pilota di gestione dell’energia che hanno consentito ai proprietari di veicoli elettrici di operare come hub … e di guadagnare denaro, immettendo nella rete l’energia accumulata tramite i caricabatterie bidirezionali di Enel”.

Un ambito molto importante per permettere una fluidità nella migrazione delle reti elettriche verso il modello distribuito, visto che la diffusione di veicoli elettrici (EV) a cui assisteremo nei prossimi anni viene stimata in oltre 1 miliardo di auto elettriche in circolazione entro il 2050, ponendosi come elemento di svolta per la transizione energetica e la mobilità sostenibile, con i redattori del nuovo rapporto che invitano i decisori politici a coglierne tutte le opportunità. 

Link per scaricare il nuovo Rapporto di IRENA “Innovation Outlook: smart charging for electric vehicles” 

 Sauro Secci

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Sistemi di accumulo: nuove ulteriori prospettive per le batterie al sale

La ricerca nell’ambito dei sistemi di accumulo è sempre più cruciale nella decarbonizzazione dei modelli energetici e nella loro migrazione verso la dimensione distribuita ed intelligente basata sulle energie rinnovabili ed ancor più importante è disporre di più famiglie tecnologiche di riferimento, per diversificare le materie prime di base, che vedono oggi il litio come materiale di punta (foto di testata fonte: Saltx).

Per questo, oltre ai nuovi sistemi di accumulo che vedono le tecnologie basate sul litio ad essere in questo momento quelle di punta, si affiancano soluzioni come quelle delle batterie al sale che già ottimi riscontri stanno avendo sul campo grazie ad una azienda italiana come la FIAMM (seppure oggi controllata da Hitachi) (vedi post “Batterie e sistemi di accumulo: anche una grande storia italiana a colpi di “clacson” e un po’ di “sale” nella zucca”, che già dal 2011 ha lavorato su questa linea di ricerca di batterie sodio-nichel,  alternativa al litio, in grado di utilizzare un elemento di grande disponibilità in natura come il sale da cucina per l’alimentazione energetica. Numerosi i vantaggi presentati dal sale come elemento dal costo contenuto, di facile reperibilità, senza rischi per la salute, il quale riesce a mantenersi “attivo” anche in caso di black out oltre a possedere una piena riciclabilità. 

Una linea che sta avendo riscontri nei diversi ambiti applicativi dell’accumulo di energia, dalle applicazioni industriali, all’automotive, all’accumulo domestico integrato con il fotovoltaico come per esempio con la soluzione ZheroSystem, (vedi post “Sistemi di accumulo e rinnovabili: arriva l’accumulo “Zhero”, 100% Made in Italy“).

Questa volta però, per parlare di nuovi promettenti sviluppi di questa famiglia tecnologica di sistemi di accumulo a bassissimo impatto ambientale, dobbiamo varcare i confini nazionali, visto che l’azienda energetica svedese Vattenfall ha annunciato in questi giorni il lancio di un nuovo progetto presso uno dei propri stabilimenti, che vede il sale, coniugato con le nuove nanotecnologie, protagonista per stoccare energia elettrica prodotta da impianti fotovoltaici ed eolici, effettuando una serie di test su una nuova tecnologia.

Il progetto pilota, che prenderà il via in estate nello stabilimento Reuter-C di Berlino, vede infatti come cuore del nuovo impianto di stoccaggio Vattenfall un sistema sviluppato dalla svedese SaltX, con cristalli di sale avvolti da nanomateriale.  Nella sostanza, per immagazzinare energia, nella fase di carica i cristalli di sale vengono scaldati tramite il passaggio di un flusso elettrico. Nella successiva fase di scarica invece vengono generati simultaneamente calore a temperature di termoriscaldamento e quindi per teleriscaldamento e vapore riutilizzabile in processi industriali.

Come illustrato efficacemente dal breve video riportato in calce al post, l’intero sistema è composto di 4 componenti fondamentali:

  • 2 serbatoi di stoccaggio (1 per il sale caricato elettricamente e l’altro per quello scaricato);
  • 2 reattori (1 per caricare il sale, l’altro per scaricarlo). 

Un sistema sulla carta davvero dalle grandi opportunità e, secondo la stessa Vattenfall, il sistema pilota da 10MW installato nei pressi di Berlino, verrà interconnesso all’esistente impianto di teleriscaldamento della città tedesca.

Come ha spiegato Markus Wittresponsabile del progetto presso Vattenfall “Nei prossimi mesi, raccoglieremo dati essenziali per capire se e quanto questa tecnologia possa essere usata nel nostro settore – ha spiegato  – Verificheremo questioni come quanto sale è necessario, quanto velocemente reagisce il medium di stoccaggio e come possiamo controllare il processo”.

Un progetto dai diversi aspetti interessanti e promettenti, che si propone come il primo tentativo su scala industriale per il procedimento sviluppato da SaltX, con le due aziende svedesi, che dichiarano che la “batteria al sale” potrebbe essere ricaricata diverse migliaia di volte con l’energia stoccata che potrebbe essere disponibile per settimane, persino mesi senza perdite.

Un sito, quello berlinese scelto per portare avanti la sperimentazione, non casuale, dal momento che si tratta del più grande progetto europeo di produzione di energia tramite la conversione di calore proveniente da stoccaggio di acqua calda, con la stessa compagnia Vattenfall che prevede entro il 2030, il completo abbandono del carbone come fonte energetica nel sito tedesco.

Nel breve video seguente è efficacemente rappresentato il flusso di processo del nuovo sistema di accumulo in via di sperimentazione.

Sauro Secci

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Cambiamenti climatici: le disastrose conseguenze dello scoglimento dei ghiacci con un climalterante poco noto

Quando si parla di cambiamenti climatici vengono evocati gas climalteranti di grande notorietà come la CO2 e il metano, nel contesto del sestetto che fu normato nel 1997 con la emissione del Protocollo di Kyoto, ignorando la grande insidia che viene dall’effetto dello scioglimento dei ghiacci e da un gas climalterante meno noto come il protossido di azoto, dall’enorme potere climalterante. (permafrost, esposto e in scongelamento vicino a Longyearbyen, Norvegia – Foto di John Shaw).

Proprio il progressivo scioglimento del permafrost artico sta rilasciando in atmosfera una quantità di protossido d’azoto di ben 20 volte superiore alle previsioni. A lanciare questo allarme è una ricerca condotta dalla Harvard University, la quale, dopo che molti studi sulle emissioni climalteranti legate allo scioglimento del permafrost si sono sino ad oggi concentrate su due dei principali gas serra, CO2 e metano, si è concentrata invece su questo poco conosciuto gas climalterante, dopo che anche l’ultimo report del 2010 dell’EPA (Agenzia americana per la protezione dell’ambiente), aveva considerato “trascurabili” le emissioni di protossido d’azoto associate a tale fenomeno.

La nuova ricerca, pubblicata sulla rivista Atmospheric Chemistry and Physics (scaricabile in calce all’articolo), ha evidenziato come il permafrost presente in Alaska sta rilasciando attualmente quantità di protossido nettamente superiori alle previsioni, con il professor Jordan Wilkerson, dottorando e primo autore dello studio presso il laboratorio di Chimica atmosferica ad Harvard che avverte che “Ulteriori piccoli incrementi di emissioni di protossido d’azoto potrebbero determinare gli stessi effetti sul cambiamento climatico di un enorme rilascio di CO2”.

Un gas difficilmente intercettabile il protossido d’azoto con la strumentazione normalmente utilizzata per le emissioni di gas serra, ma con un potere climalterante e quindi con la capacità di trattenere il calore terrestre fino a 300 volte superiore all’anidride carbonica. A seguire una eloquente tabella elaborata a suo tempo da IPCC che illustra il potere climalterante dei principali gas serra su diverse scale temporali.

Uno studio, quello dei ricercatori statunitensi, che ha raccolto una serie dati a partire dal 2013 su quattro diversi gas serra come metano, anidride carbonica, vapore acqueo e protossido d’azoto, utilizzando un piccolo velivolo con volo a 50 metri dal suolo, con il quale è sono stati sorvolati oltre 310 chilometri quadrati di territorio dell’Alaska, ricoperto dal permafrost. Il dato più sconcertante durante la campagna è stato scoprire che in appena un mese, la quantità di protossido d’azoto raccolta dal laboratorio mobile ha superato la quota stimata dal report dell’EPA del 2010 relativa ad un anno intero.

Nel frattempo anche altri studi con rilevamenti effettuati questa volta con dati derivati da sensori fissi al suolo installati sul suolo della tundra e carotaggi di permafrost poi scaldati artificialmente in laboratorio, hanno confermato le ipotesi del team di ricerca guidato dal dottor Wilkerson.

Ma gli effetti dilanianti sul clima del protossido di azoto non finiscono qui, dal momento che, oltre ad essere un potente gas serra, questo gas, una volta raggiunta la stratosfera, viene convertito da luce e ossigeno in uno dei principali gas causa del buco dell’ozono.

Lo stesso coordinatore del team di ricerca Wilkersonconclude con un interrogativo anche sulle evoluzioni del fenomeno rilevando come “Non abbiamo idea di quanto le emissioni di protossido possano aumentare nel futuro. Né sapevamo che fossero significative fino a quando non abbiamo osservato i risultati dello studio”.

Link articolo rivista Atmospheric Chemistry and Physics “Permafrost nitrous oxide emissions observed on a landscape scale using the airborne eddy-covariance method”

Sauro Secci 

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Contaminazione da microplastiche: non solo acqua purtroppo….

La plastica, che dopo la sua scoperta avvenuta nel 19° secolo ha progressivamente condizionato la vita dell’uomo durante il 20° secolo, sta divenendo uno dei problemi più importanti a livello di pressioni antropiche sugli ecosistemi. Se sino ad oggi la contaminazione da plastiche nelle sue varie forme, con particolare riferimento a quella più subdola ed insidiosa delle micro, è stata associata all’idrosfera, ovvero i sistemi acquatici, un nuovo studio apre un’ombra inquietante relativamente alla dispersione delle microplastiche in atmosfera sotto l’azione dei venti.

A richiamare l’attenzione su questo aspetto è una ricerca pubblicata sulla rivista scientifica Nature Communications (link), condotta da un team di ricerca francese che ha studiato l’inquinamento da microplastiche sui Pirenei, determinando che queste possono essere trasportate dal vento per centinaia di chilometri, depositandosi in grandi quantità anche in luoghi remoti, molto distanti dai centri urbani.

Si tratta di una ricerca che si è concentrata su una specifica area della regione dei Pirenei, molto distante da potenziali fonti di inquinamento, collocata a 6 km dal più vicino villaggio, a 25 km dal più vicino paese e 120 km dalla prima città, con il team di ricerca fraancese che ha rilevato una media di 365 particelle di microplastica e fibre artificiali per metro quadro per ogni giornata di rilevazione.

Come sottolinea Deonie Allen, ricercatrice presso il Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement, Ensat, di Castanet Tolosan e tra le principali autrici dello studio, “Si tratta di quantità comparabili con quelle trovate nel centro di Parigi o di Dongguan, in Cina, megalopoli dove ci si aspetta di trovare molto inquinamento. Considerando che ci trovavamo sulla cima di una montagna e che non c’erano fonti d’inquinamento vicine, c’è la possibilità che le microplastiche siano ovunque”.

Come in ogni ambito di aerodispersione degli inquinanti, anche in questo caso il vento è tra i parametri atmosferici più determinanti. I ricercatori, attraverso l’incrocio dei dati raccolti sulla quantità di particelle microplastiche, composte soprattutto da polistirene e polietilene, tipologia ampiamente utilizzate negli imballaggi monouso, con i principali parametri meteorologici locali come velocità e direzione del vento e precipitazioni, sono arrivati a determinare che le microplastiche possono essere trasportate anche per distanze di 100 km prima di depositarsi al suolo.

Un altra considerazione che rende ancora più pressante il quadro è dovuto al fatto che la campagna di monitoraggio propedeutica allo studio sull’aerodispersione delle microplastiche è stata condotta nell’inverno 2017/2018, gli studiosi ipotizzano che durante la stagione estiva, quando le particelle divengono più asciutte e quindi più leggere, possano aumentare sia in termini di concentrazione che di distanza percorsa dalla sorgente.

Studi similari condotti in altre aree del pianeta, come quelle effettuati nel deserto del Sahara erano arrivati addirittura ad ipotizzare che le microplastiche potessero percorrere anche migliaia di chilometri prima di toccare terra. In questo senso, per passare dalle vette pirenaiche agli abissi marini, anche una ricerca similare, condotta nel febbraio scorso dalla Newcastle University, ne aveva rinvenute persino nelle fosse oceaniche, ad una profondità di oltre 6mila metri, trasportate da organismi marini che vivono in a quelle profondità.

Sauro Secci

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Idrogeno green e biometano trovano un incontro nella rete Snam: un nuovo progetto in Campania

Un progetto che apre una nuova era in Europa, quello che proprio nel nostro paese aprirà una fase di test applicativi per l’utilizzo di una miscela di idrogeno green e biometano effettuato sulla rete gas di Snam, incentrato su due gas rinnovabili destinati ad avere un ruolo centrale nel mix energetico de carbonizzato. Il nuovo progetto guidato da Snam, , primo del suo genere in Europa, è finalizzato a testare l’iniezione di idrogeno in rete per alimentare un pastificio e un’azienda di imbottigliamento in provincia di Salerno.

In Campania verrà infatti sperimentata la fornitura di H2NG, cioè una miscela di gas naturale e idrogeno immessa direttamente nella rete di Snam, che è oggi la principale utility del gas regolata in Europa e capofila dell’innovativo progetto. Proprio in questi giorni Snam ha inaugurato l’avvio della sperimentazione a Contursi Terme, in provincia di Salerno, alla presenza del sottosegretario al Ministero per lo Sviluppo economico Andrea Cioffi. La fase di sperimentazione prevede che per un mese sarà aggiunto idrogeno al 5% in volume al rifornimento di due imprese industriali del comune dell’entroterra salernitano, costituite da un’azienda di imbottigliamento di acque minerali e da un pastificio.

Come ha evidenziato l’amministratore delegato di SnamMarco Alverà La prima iniezione di idrogeno in Europa in una rete di trasporto con fornitura diretta a clienti industriali proietta Snam e il nostro Paese nel futuro dell’energia pulita. I gas rinnovabili come l’idrogeno green e il biometano, infatti, avranno un ruolo centrale nel mix energetico decarbonizzato oltre il 2050 insieme alle fonti rinnovabili tradizionali. E’ stato proprio un recente studio di Navigant Research di cui abbiamo parlato poche settimane fa in un nostro post, a rilevare il grande potenziale, ancora tutto da sfruttare, legato ai gas rinnovabili, a disposizione dell’Europa. Nel documento infatti si parla di ben 270 miliardi di metri cubi di complessivi tra biometano e idrogeno verde da immettere nelle infrastrutture esistenti entro il 2050, corrispondenti ad un risparmio di circa 217 miliardi di euro l’anno, pur rilevando ancora il ritardo di progetti a sostegno di una tale prospettiva. Un potenziale che, accanto all’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili, potrà assicurare una transizione energetica meno costosa possibile, avendo un ruolo fondamentale nel riscaldamento domestico, nei processi industriali, nella produzione di energia elettrica e nei trasporti pesanti.

Un attestato importante del ruolo che può avere proprio l’Italia per accelerare l’utilizzo di tali gas rinnovabili, arriva dal segretario generale di Hydrogen Europe Jorgo Chatzimarkakis, secondo il quale, “Il Belpaese possiede il potenziale per diventare l’hub europeo dell’idrogeno nei prossimi decenni perché è dotato della rete gas più estesa del continente e rappresenta il ponte verso il Nord Africa, dove in futuro verrà prodotta la maggior parte dell’idrogeno verde da energia solare”.

Ed è proprio su tale direttrice che questo progetto di iniezione di idrogeno in rete si muove, con Snam  impegnata nella verifica della piena compatibilità delle infrastrutture esistenti con crescenti quantitativi di idrogeno miscelato con gas naturale oltre che nello studio di modalità di produzione di idrogeno verde, ottenuto cioè dall’elettrolisi dell’acqua alimentata da elettricità rinnovabile. Snam, in uno specifico comunicato stampa, spiega come, applicando la percentuale del 5% di idrogeno al totale del gas trasportato annualmente nella propria rete, se ne potrebbero immettere ogni anno in rete 3,5 miliardi di metri cubi, un quantitativo equivalente ai consumi annui di 1,5 milioni di famiglie, in grado di ridurre le emissioni climalteranti di anidride carbonica di 2,5 milioni di tonnellate, un quantitativo corrispondente al totale delle emissioni di tutte le auto di una città delle dimensioni di Roma o della metà delle auto di una regione delle dimensioni della Campania.

Sauro Secci

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Ambiente e Sport fanno “rete” in nome degli oceani

Fare rete è un concetto fondamentale per l’uomo moderno per uscire dalle tante crisi che attanagliano il pianeta, a partire proprio dalla crisi ambientale e climatica, divenuta una priorità assoluta da affrontare. Sembra proprio una metafora questa, sulla quale si è mosso il progetto “Good Net“, promosso dalla Federazione Mondiale Pallavolo (FIVB) e dall’associazione ambientalista olandese Ghost Fishing Foundation  orientato a portare all’attenzione il fenomeno delle “reti fantasma” abbandonate in mare.

Ridare una seconda vita alle reti da pesca abbandonate negl’oceani facendole divenire attrezzature sportive per le comunità locali, questo l’obiettivo di fondo sul quale si è mossa la Federazione Mondiale della Pallavolo (FIVB) e il gruppo olandese per la tutela e la conservazione marina Ghost Fishing Foundation lanciando il progetto Good Net con il quale si trasformano i pericolosi scarti della pesca in reti da volley da installare sulle spiagge.

Si tratta di un quantitativo di circa 640mila tonnellate di attrezzature da pesca che ogni anno vengono perdute in mare, determinando grandi rischi per la fauna sia perché ingerite che come trappola mortale, con il progetto che abbraccia sport e ambiente che oltre ad essere orientato al recupero delle reti abbandonate, vuole anche sensibilizzare le comunità locali riguardo alla grande problematica delle cosiddette “reti fantasma”.

Significative, nell’evento di presentazione del progetto, sulla spiaggia di Copacabana, le parole della stella della pallavolo brasiliana Giba: “Le reti nel nostro sport sono fondamentali. Adoriamo la spiaggia, quindi per noi, è stato brutto scoprire che negli oceani ci sono delle reti abbandonate che fanno così tanto male alla fauna che vi abita.

Il progetto è inserito nel programma Clean Seas lanciato dall’ONU nel 2017 per coordinare e finanziare progetti per il recupero delle plastiche nei mari e per sensibilizzare e rendere consapevoli della grande problema oltre che per evidenziare le ancora gravi e palesi carenze nella gestione dei rifiuti e del loro corretto riciclo.

Come ha spiegato il Ceo del gruppo ambientalista olandese, Pascal van Erp, “Noi di Ghost Fishing siamo sub e quindi teniamo particolarmente agli oceani. Capiamo anche che le reti fantasma causano danni alla fauna marina in luoghi in cui solo pochi lo possono osservare. Ma le reti da pallavolo, su una spiaggia locale o in un torneo televisivo, hanno un altro livello di visibilità”.

Per il CIO (Comitato Olimpico Internazionale) il Sustainability Manager Julie Duffus,  ha dichiarato nella circostanza che “La chiave per promuovere lo sviluppo sostenibile globale è la collaborazione. Siamo entusiasti del fatto che il FIVB abbia aderito all’iniziativa Clean Seas. Insieme possiamo usare il potere dello sport per aiutare a contrastare l’inquinamento e dare un contributo attivo alla società e all’ambiente”.

A seguire un breve video di presentazione del progetto Good Net:

Sauro Secci

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Prevedere la velocità del vento, un sogno che può divenire realtà: uno studio del CNR IBIMET

Dare notizia di un nuovo interessante studio sulla possibilità di previsione della velocità del vento che vede autore un caro amico come l’Ingegner Giovanni Gualtieri del CNR IBIMET di Firenze, che mi ha dato l’onore di essere coautore di quattro studi sull’anemologia del Mediterraneo oggi utilizzati in oltre 40 paesi di tutti i 5 continenti è per me fonte di gioia profonda.

E’ anche, tra gli altri, ai quattro studi citati che si ispira il nuovo studio di Giovanni Gualtieri, il quale precisa che Poter prevedere, sulla base di semplici misure a terra, il profilo verticale della velocità del vento fino a quote difficilmente raggiungibili con strumentazione dai costi contenuti è un evidente vantaggio, soprattutto nella fase di prefattibilità di un progetto d’impianto eolico”. 

Torri anemologiche preposte alla misura del profilo verticale del vento – a sinistra in mare aperto (offshore). Fonte: Bundesamt fuer Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) – a destra sulla terraferma (onshore): ripresa fotografica della torre di Cabauw (Olanda). Fonte: Bundesamt fuer Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), http://www.fino3.de

Il corpo del nuovo studio di Gualtieri è ancora una volta affidato ai modelli di estrapolazione della velocità del vento, sempre di maggiore utilità applicativa considerando il costante aumento delle dimensioni dei moderni aerogeneratori, che si spingono ben oltre i 3 MW di potenza e i 100 metri di quota del mozzo, che arriva a superare, soprattutto nei modelli per offshore, anche i 150 m.

La nuova ricerca, che è stata pubblicata su Renewable and Sustainableenergyreviews, analizza, passandole in rassegna, ben 332 applicazioni condotte su un arco temporale di 40 anni, dal 1978 al 2018, su ben 96 località nel mondo, collocate a differenti altitudini comprese tra 0 e 2230 m s.l.m..

Sono state tre le grandi famiglie di modelli esaminate nello studio:

  • modelli basati sul profilo logaritmico;
  • modelli basati sulla legge di potenza;
  • modello di Deaves ed Harris.

Esempi di variazione della velocità del vento con la quota: rappresentazione del profilo della velocità del vento osservato e modellizzato utilizzando la legge di potenza (PL), la legge logaritmica (LogL) ed il modello di Deaves ed Harris (DH). (Fonte: Gualtieri, G. (2017). Wind resource extrapolating tools for modern multi-MW wind turbines: comparison of the Deaves and Harris model vs. the power law. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 170, 107-117)

Lo studio di Gualtieri documenta l’accuratezza dei modelli applicati su ogni specifica località, discutendone nell’insieme l’andamento, prendendo in esame quattro diverse sitologie:

  • pianeggiante e prevalentemente privo di ostacoli;
  • collinare/ondulato con vegetazione/alberi; 
  • montuoso con orografia complessa;
  • in mare aperto.

Risultati dello studio. Errori normalizzati (%), distinti tra sovra- e sotto-stima, commessi nella stima della velocità del vento in quota dai diversi modelli applicati in tutti i siti considerati. (Fonte: Gualtieri, G. (2019). A comprehensive review on wind resource extrapolation models applied in wind energy. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 102, 215-233)

Gli indicatori prestazionali dei diversi modelli sono stati individuati ed elaborati nella capacità di prevedere accuratamente il valore della velocità del vento in quota oltre che nel riuscire a raggiungere quote particolarmente elevate, come richiesto appunto dai nuovi moderni modelli di aerogeneratori. Come tiene a precisare lo stesso Giovanni Gualtieri  “Oltre alla mera accuratezza numerica grande risalto è stato dato alla convenienza economica di un modello piuttosto che di un altro, e quindi alla strumentazione più o meno a basso costo richiesta per ogni applicazione”.

A livello di risultati, nello studio si evidenzia come i modelli basati sul profilo logaritmico (utilizzati in passato in circa il 25.6% dei casi), risultano inadeguati allo scopo, dal momento che non sono in grado di raggiungere l’altezza tipica delle moderne turbine eoliche, presentando anche lo svantaggio di richiedere un’accurata stima della lunghezza di rugosità del sito (z0), parametro di complessa determinazione. Relativamente al modello di Deaves ed HarrisGiovanni Gualteri spiega come, nonostante questo sia utilizzabile a quote molto elevate (teoricamente lungo tutto lo strato limite), è stato raramente applicato sino ad oggi (in meno dell’1% dei casi), visto che richiede come parametri di ingresso, oltre alla già citata lunghezza di rugosità, anche la conoscenza di un ulteriore problematico parametro come la velocità di attrito (u*). A risultare maggiormente utilizzati invece sono i modelli basati sulla legge di potenza, (utilizzati in letteratura nel 73.5% dei casi), sia per la loro semplicità d’impiego che per la loro affidabilità. Su questi ultimi Gualtieri precisa come Essi non solo offrono una maggiore accuratezza nella previsione della velocità del vento in quota, ma riescono anche a raggiungere efficacemente le quote più elevate, tipiche delle moderne turbine”.

Un altro grande tassello che si inserisce in un quadro di studi di grande livello, capaci di dare un importantissimo contributo alla diffusione dell’energia eolica, grazie alla integrazione della modellistica con le rilevazioni strumentali, in un contesto tecnologico sempre più tecnologicamente sfidante.

Link abstract Studio “A comprehensive review on wind resource extrapolation models applied in wind energy”  di Giovanni Gualtieri (CNR-IBIMET) 

Link allegato tecnico al Comunicato Stampa CNR-IBIMET

Per informazioni:

Giovanni Gualtieri

CNR – Istituto di biometeorologia

g.gualtieri@ibimet.cnr.it

Sauro Secci

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