Energia eolica/ I venti d'alta quota sono otto volte più potenti

Giovedì, 13 settembre 2012 - 12:09:00

PLEF, Planet Life Economy Foundation, libera Fondazione senza scopo di lucro che, dal 2003, si occupa di dare concretezza ai principi della Sostenibilità al fine di includerli nelle dinamiche gestionali dell'impresa facendo attenzione alle reali aspettative dei cittadini/consumatori, ha posto la sua attenzione sulle tecniche di produzione e sfruttamento dell'energia eolica. 
Trovando stridente il fatto che nella recente presentazione del Wind Energy Report svolta nel ciclo dell’osservatorio sulle energie rinnovabili dall’Energy and Strategy Group del Politecnico di Milano non si sia fatto cenno all’opportunità legata all’eolico d’alta quota, la Fondazione ha deciso di intervistare il project manager del Wind Energy Report, Riccardo Terruzzi, e all’imprenditore ,inventore Massimo Ippolito titolare della KiteGen alcuni chiarimenti e alcune opinioni.
In particolare si è parlato del progetto KiteGen che dal 2006 cerca di dar vita a una nuova tecnologia per la trasformazione dell'energia del vento di alta quota in energia elettrica. Lo sfruttamento del vento ad alta quota è una delle ultime frontiere a cui potrebbe approdare la tecnologia eolica.

1) L’energia eolica d’alta quota è una reale opportunità o una pura ipotesi di lavoro?

Riccardo Terruzzi:
L’eolico è indubbiamente una delle tecnologie per la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile più mature, con costi di generazione al kWh ormai prossimi, nei siti caratterizzati da buona ventosità, alla grid parity. Ciò nonostante non si è arrestato lo sforzo dei produttori nell’incrementare le prestazioni (ad esempio agendo sull’ampiamento del diametro del rotore o implementando sistemi di generazione sincrona) e l’efficienza di trasformazione elettrica. Ad oggi una delle principali sfide che sta concentrando molti investimenti da parte dei principali produttori di turbine è quella per lo sviluppo di tecnologie dell’eolico offshore, per il quale a livello europeo si stimano opportunità assai significative di sviluppo. Inoltre a queste tecnologie “standard” si stanno rapidamente affiancando progetti molto più innovativi per lo sfruttamento ad esempio dei venti ad alta quota.

Massimo Ippolito:
Dividerei la risposta in due:
1) la risorsa energetica, rappresentata dall'eolico troposferico, è più intensa e più costante. A circa 1000 metri si osserva un raddoppio delle velocità del vento che corrisponde ad un potenziale energetico di 8 volte rispetto al suolo, in quanto la potenza disponibile nel vento è una funzione cubica della velocità. Questa è una opportunità naturale e fisica a prescindere dalla tecnologia di estrazione adottata.

2) La tecnologia di estrazione dell'energia troposferica non è comunemente conosciuta o compresa essendo un'assoluta novità, ma questo non significa che sia lontana dall'attuazione, anzi vista dalla parte di chi ci lavora, sembra certamente molto più semplice e rapidamente fattibile ed estendibile rispetto alla tecnologia eolica corrente, che non raggiunge un livello di utilità sistemica.

KiteGen aveva previsto un migliaio di mesi uomo per arrivare a definire la macchina in scala industriale e a meno della metà del percorso abbiamo la macchina che ha dimostrato di volare e produrre energia. Oggi una implementazione significativa, con adeguate risorse la si può prevedere tecnicamente in un paio di anni, ma le difficoltà, in particolare in Italia, per il rispetto di queste tempistiche non sono di tipo tecnico e nemmeno normativo.

Il progetto KiteGen è nato per dare una risposta alle insormontabili difficoltà sistemiche dell'eolico di superficie e, a maggior ragione, offshore.


In particolare il KiteGen risolve:
• L'intermittenza dell'eolico convenzionale. Le ore di disponibilità annua del KiteGen saranno analoghe alla generazione da fonti fossili, inoltre con la dispersione geografica degli impianti in rete, la disponibilità sistemica raggiungerà il 99,9% (8760 ore annue)
• Sussidi e costo dell'energia. L'eolico troposferico, con solo tre anni di percorso sulla curva di apprendimento tecnologico ed economico, può fornire energia ad un decimo del prezzo dell'eolico tradizionale, l'opportunità è ancora più importante quando si è consapevoli che questo livello è inferiore anche alla generazione elettrica da carbone, che attualmente è ancora il metodo più economico.

Sitologia e densità energetica territoriale, uno dei fattori limitanti per l'eolico corrente, è la disponibilità di siti adatti per l'installazione e la necessità di distanze notevoli tra le singole macchine, il KiteGen non necessita di siti particolarmente ventosi e in un territorio di 1kmq si possono installare fino 100 Stem disposti a matrice.


• Scalabilità delle macchine. Il concetto a livello teorico potrebbe raggiungere i 20 MW nominali per singola macchina con una stima di 4800 Mwh/MW e vele da 500 metri quadrati, il limite risiede nel vento imbrigliabile da una singola installazione. La proposta KiteGen si è focalizzata sui 3 MW in seguito ad una valutazione di miglior risultato con l'equipaggiamento minimo, e l'opportunità di migliorare ulteriormente la produttività annua del sito. La possibilità di aumentare la potenza nominale è fattibile con modifiche agili alla macchina.
• Sicurezza operativa e modulazione, il KiteGen è progettato esattamente per la potenza nominale, non deve essere sovradimensionato per poter resistere a fenomeni estremi, in quanto la parte aerea può essere ritirata all'occorrenza, analogamente in caso di vento insufficiente la quota di lavoro può essere aumentata al fine di stabilizzare l'erogazione.
• Scalabilità sistemica, il fabbisogno Italiano di energia può essere ampiamente coperto da questa tecnologia, che concorrerebbe con le altre fonti a migliorare la sicurezza di approvvigionamento, che è una questione di livello strategico. Gli annunci di Enea sui carburanti di sintesi dovrebbero far capire che la soluzione non è limitata all'energia elettrica, ma che si possono anche sostituire vantaggiosamente le fonti fossili partendo da energia elettrica a basso costo che KiteGen sarebbe in grado di fornire.

2) L’ipotesi di lavoro del vento catturabile in alta quota per trasformarlo in energia che potenziale energetico potrebbe generare per il mondo, l’Europa o l’italia?

Massimo Ippolito:
Il potenziale italiano è estremamente elevato si può tranquillamente parlare di un centinaio di TW, quando il fabbisogno elettrico di picco è di 58 GW (duemila volte inferiore), tuttavia le considerazioni di sostenibilità suggeriscono di non superare 1000 GW estratti dal territorio italiano in modo da avere effetti trascurabili sul clima. Anche in questo caso si tratta di un limite superiore al fabbisogno europeo e quindi inesistente in termini pratici.
Il Potenziale mondiale di estrazione sostenibile è superiore ai 18 TW che è il fabbisogno primario e corrente del genere umano, ma anche immaginando di portare le popolazioni del mondo ad un livello europeo di accesso all'energia elettrica, questa quantità non sarebbe superiore. Una pubblicazione che comparirà sul prossimo Nature Climate Change stabilisce che anche alimentando con l'eolico troposferico l'intero fabbisogno primario globale, avremmo una variazione di 0,1 gradi della temperatura, ed un 1% di variazione nelle precipitazioni. Ma queste variazioni introdotte dall'eolico troposferico si sottrarrebbero da quelle ben più importanti dell'abuso di combustibili fossili.

3) Si sa che in Italia KITE GEN lavora su questo progetto e che opinioni si sono collezionate sul suo progetto?

Massimo Ippolito:
Forse il principale fattore limitante per KiteGen sono proprio le opinioni più disparate che si frappongono nelle normali dialettiche programmatiche. Fanno particolari danni le idee populiste che che puntano esclusivamente al risparmio energetico, mettendo in secondo piano la necessità di fonti rinnovabili, anche quelle di terza generazione come il KiteGen.

Anche l'oggettivo grande fallimento economico del fotovoltaico ci pesa molto, poiché chi sostiene convintamente la crescita economica quale la soluzione alla crisi, si è convinto che le rinnovabili in genere non sono lo strumento adatto. Per valutare correttamente KiteGen serve un'attenzione ed applicazione non superficiale, oltre ad adeguati strumenti cognitivi multidisciplinari.
Di referenze invece ce ne sono molte, a partire dalle centinaia di tesi di laurea o di dottorato dedicate a KiteGen, che ci rendono particolarmente orgogliosi poiché i valutatori più intelligenti, freschi e flessibili sono proprio i giovani che decidono di dedicare un momento importante della loro vita ad un progetto a cui credono. Le numerose diligence, la Nasa che sta esplorando il nostro lavoro, L'ENI Award, le pubblicazioni scientifiche IEEE, i 120 brevetti “granted”, il progetto di ricerca europeo KitVes, e molti altri premi completano la dotazione di autorevolezza.
Da non dimenticare inoltre il boom di competitors ed inseguitori della nostra impostazione tecnologica, siamo partiti in tre (SkyWindPower, Laddermill, KiteGen) con tre idee molto differenti sull'architettura di sistema ed ora ci sono 54 realtà, dove la maggioranza sta seguendo l'impostazione KiteGen.

Riccardo Terruzzi:
Lo sfruttamento dei venti ad alta quota non è una sfida solo italiana e l’interesse da parte della comunità scientifica e di investitori per lo sviluppo di queste nuove tecnologie “innovative” negli ultimi anni è sempre stato elevato. La sfida è riuscire a competere con una tecnologia come detto precedentemente già matura come quella dell’eolico tradizionale.

4) Si sa che costi euro per kWh potrebbe immaginarsi l’energia prodotta da un impianto KITE GEN?

Riccardo Terruzzi:
In Italia rispetto alla media europea nell’eolico tradizionale si sconta un extra costo di installazione pari al 20% rispetto alla media europea. Questo aumento dei costi si riflette inevitabilmente in un incremento del LEC, ossia del costo della produzione di energia elettrica da fonte eolica che in Italia, nonostante sia sceso di quasi 2 punti percentuali l’anno negli ultimi 8 anni si attesta ancora oggi mediamente attorno ai 9 c€/ kWh, di oltre il 25% più alto rispetto al livello medio fatto registrare in Europa. A questo contribuisce anche la ventosità che non premia il nostro Paese (la producibilità media italiana negli ultimi anni è stata pari a circa 1.550 MWh/MW rispetto a Paesi come la Spagna in cui si superano i 2.000 Mwh/MW).

Massimo Ippolito:
Si i costi sono ormai certi con una ottima affidabilità e con molte assunzioni conservative, dopo che abbiamo sviluppato il prototipo in scala industriale, quale campione per la successiva produzione, sappiamo esattamente come deve essere fatta una macchina, come deve funzionare e quanto costa. Considerando che il vento per ora è gratuito, il LEC (levelized energy cost) è il miglior strumento per valutare il costo delle macchine KiteGen, che come detto arriverà a meno di 1 c€/kWh. Senza dover fornire il listino prezzi che è ancora prematuro, il vantaggio di accedere alla alla fonte troposferica più intensa è 8 volte, combinato con la leggerezza del KiteGen Stem rispetto alle turbine eoliche di almeno 20 volte, suggerisce un numero guida del rapporto di paragone di 160 volte quale vantaggio atteso a lungo termine, ma un risultato anche di solo 2 volte stabilirebbe il nuovo paradigma.

5) Si sa con che investimento si può realizzare un impianto KITE GEN di medie dimensioni , quante ore di pieno funzionamento potrebbe avere, quanta energia produrrebbe e che ciclo di vita potrebbe avere?

Riccardo Terruzzi:
La taglia media dei parchi eolici tradizionali realizzati in Italia negli ultimi 5 anni si attesta intorno ai 16,7 MW. Nel 2011 la taglia media degli aerogeneratori installati in Italia è stata di 1,5 MW, con un’altezza media di circa 75 metri. Se si realizza un confronto con le caratteristiche delle installazioni in altri Paesi europei e non, si nota come le dimensioni medie degli impianti eolici italiani siano inferiori. Nel Sud Italia la ventosità media a 75 m di altezza varia tra i 5 e i 7 m/s, con alcuni siti che raggiungono anche gli 8 m/s (corrispondenti a livelli di producibilità media compresi tra i 1.750 e i 3.000 MWh/MW all’anno), rispetto al Nord Italia, che presenta invece ventosità medie tra i 3 e i 5 m/s (corrispondenti a producibilità massime di 1.500 MWh/MW). Il livello medio di costo di un impianto eolico nel nostro Paese, registrato negli ultimi anni, è stato pari a 1.600 €/kW.

Massimo Ippolito:
L'investimento necessario lo conosciamo dalla migliore approssimazione del piano industriale del KiteGen Stem, dal dettaglio si evince che servono due anni senza intoppi impropri per arrivare ad una farm allacciata alla rete con un potenziale nominale di 150 MW, le ore di disponibilità partirebbero con 600 MWh/MW il primo anno di attività ( e già con un LEC di 100 euro/MWh), 1000 MWh/MW il secondo, fino a 4800 MWh/MW dopo alcuni anni di messa a punto soprattutto delle ali, o vele generatrici.
Prevediamo peraltro che i teorici 6800MWh/MW si raggiungeranno pienamente dopo decenni di ricerca applicata specifica, nella migliore interpretazione delle pareto-ottimizzazioni, dove l'80% della prestazione lo si raggiunge con il 20% dell'impegno, il restante 20% lo si completa con l'80% dell'investimento. Ovviamente la prestazione “facilmente” raggiungibile è ampiamente in grado di condurre la rivoluzione energetica di cui abbiamo disperatamente bisogno.

6) Che valore potrebbe avere per il sistema paese l’esistenza di un brevetto italiano operativamente provato ?

Massimo Ippolito:
Per rispondere a questa domanda è necessario ragionare in termini diretti ed indiretti, per esempio sappiamo che l'ALCOA e tante altre realtà industriali, per restare in Italia richiedono un prezzo dell'energia a 35 euro MWh, ma il mercato è in grado di offrirla a cifre superiori ad 80 euro a MWh.
Una Farm dedicata a Portovesme potrebbe alimentare gli impianti, riportando ad un livello di competitività la filiera alluminio. Per quanto riguarda l'energia invece, la bolletta energetica che paghiamo all'estero supera i 60 miliardi di euro, questa cifra è liberamente aggredibile dai sistemi KiteGen sia nella componente elettrica che è circa un terzo, sia nella componente combustibili liquidi poiché i processi industriali che trasformano l'energia elettrica in idrocarburi sono noti ma anch'essi richiedono costi dell'energia elettrica inferiori ai 10€/MWh per essere competitivi. Ma il vantaggio di gran lunga più importante è l'iniziativa industriale, il mondo ha disperatamente bisogno di oltre 2 milioni di macchine come il KiteGen Stem. La soglia abilitante di questo immenso mercato verrà superata con l'eolico troposferico che produrrà energia ad un costo uguale o inferiore al termoelettrico, procurando decine di migliaia di posti di lavoro diretti e reali garantiti dalla esclusività della tecnologia.

7) Che politica di sostegno di incentivi andrebbe attuata sull’innovazione in questo settore ?

Riccardo Terruzzi:
Le tecnologie più innovative scontano inizialmente degli extracosti quindi come succede per il fotovoltaico a concentrazione, o per particolari tecnologie di rimozione dell’azoto per gli impianti a biogas o per particolari applicazioni di tecnologia geotermica, è necessario prevedere una maggiorazione degli incentivi e questo è presente negli ultimi decreti. Ovviamente non è possibile che siano presenti incentivi per ogni tipo di innovazione e per quanto riguarda l’eolico sono giustamente previste maggiorazioni per le applicazioni offshore.

Massimo Ippolito:
Il KiteGen ha subito come una vera e propria iattura il regime incentivi offerto alle rinnovabili, non solo perché il KiteGen non ne ha bisogno, ma i possibili investimenti di privati sensibili all'argomento sono stati sottratti a KiteGen, catturati e trasformati in attività speculative drogate a spese della collettività, vedi la componente A3 delle bollette elettriche relative al fotovoltaico. Come al solito l'intervento a gamba tesa della politica in un settore difficile e poco compreso come quello dell'energia ha provocato ingenti danni collettivi. A consuntivo questa distorsione è sotto gli occhi di tutti coloro che sanno valutare bilanci sistemici ed oneste analisi di ciclo di vita.

8) Quali possono essere le ragioni per cui le istituzioni nazionali , l’università le grandi imprese investitrici e il mondo finanziario non rischiano su questo fronte?

Riccardo Terruzzi:
La presenza di incentivi maggiorati o anche la possibilità di accedere a finanziamenti europei dimostra che l’interessa da parte delle istituzioni per questo settore (eolico) è presente. Le imprese hanno investito in ricerca e sviluppo della tecnologia; attualmente soprattutto in Europa la principale sfida è l’eolico offshore. Se poi si guarda ai finanziamenti europei è possibile trovare tra i progetti finanziati anche applicazioni di sfruttamento dell’energia eolica più innovative come appunto quella dell’eolico ad alta quota.

Massimo Ippolito:
KiteGen è promotore e coordinatore di un progetto europeo sull'eolico troposferico quale applicazione navale, il KiteGen finora è stato sviluppato grazie all'impegno di privati consapevoli ed altri precedenti finanziamenti per la ricerca europei, ma non specifici. Il KiteGen preoccupa molto il lobbismo europeo e abbiamo subito ostracismo sulle linee di intervento più naturali che avrebbero dovuto supportarci, come la Direzione Generale Energia della UE, che risponde all'industria eolica e gestisce anche la fusione che è un progetto a rischio dati gli orizzonti temporali molto lontani. KiteGen (quando compreso) rischia di scatenare a livello politico delle domande con ovvie deduzioni. Una di queste potrebbe essere: “perché spendere decine di miliardi nell'ITER, quando con un centinaio di milioni si scatena il circolo virtuoso del KiteGen e l'eolico troposferico con risultati nettamente superiori ed impatto ambientale pressochè nullo ???” 9) Cosa occorrerebbe oggi per dare certezza allo studio prototipale?

Massimo Ippolito:
Come detto la macchina di preserie in scala industriale dimensionata per 3 MW è stata realizzata.
La fase di test e caratterizzazione nonché il capitolato di produzione richiedono ancora 500 mesi uomo per essere completati, nel frattempo è necessario impostare una farm pilota su uno dei siti già individuati che sarebbe composta da una cinquantina KiteGen Stem. In particolare a KiteGen servirebbe visibilità accompagnata da una protezione istituzionale dalle possibili aggressioni, estorsioni e ricatti, almeno fino a quando il delicato processo dimostrativo di una farm pilota non sia stato completato, dopo di ché la forza del concetto non avrà bisogno di ulteriore assistenza.

10) L’università che problemi vede , che criticità denuncia su questo filone di ricerca e viceversa come potrebbe collaborare ?

Riccardo Terruzzi:
L’università con iniziative come quella dell’Energy Strategy Group ha il compito di essere un riferimento per la comprensione delle dinamiche competitive nella filiera delle energie rinnovabili e dei futuri trend tecnologici. Inoltre attraverso la stretta collaborazione con imprese è molto attiva anche la sperimentazione su nuove tecnologie ancora in stadio prototipale.

Massimo Ippolito:
Abbiamo l'esperienza del Politecnico di Torino, che è alla ricerca continua di fondi, La realtà KiteGen è sicuramente una occasione per presentare e partecipare a progetti finanziati ma non sempre funzionali allo sviluppo ed alle esigenze del progetto. La logica corrente vedrebbe il trasferimento tecnologico dall'ateneo all'impresa, e non l'opposto.
Per KiteGen in questo momento non è utile creare confusione o mostrare, condividere la tecnologia ed i trovati se non per scopi che sono orientati alla produzione ed alla implementazione pratica. La realizzazione in piccola serie con qualità industriale dei oltre 70 sottoassiemi che compongono la macchina richiedono competenze tecnologiche, progettuali e di pratica produttiva. Quando la farm troposferica sarà installata vediamo fin d'ora e con grande favore il lavoro di molti studenti per percorrere con noi quel processo ricorsivo di pareto-ottimizzazioni dove la tecnologia ed il risultato economico non potrà che avvantaggiarsene.

11) Perché il Windreport non ne ha parlato?

Riccardo Terruzzi:
Quello pubblicato lo scorso Luglio è stato il primo Wind Energy Report e quindi si è focalizzato nel descrivere la tecnologia standard dell’eolico che è quella che ha caratterizzato l’attuale sviluppo del mercato. Sono state inoltre analizzate le principali traiettorie di sviluppo dove si stanno concentrando maggiormente gli investimenti che al momento sono rappresentate dalle tecnologie offshore.

Massimo Ippolito:
Non è la prima volta che assistiamo esterrefatti a tali omissioni. Riteniamo che tali prassi non possano che derivare da deficit di conoscenza, competenza e resistenza all'innovazione, ma in molti casi rilevano anche le pressioni esercitate da lobbies del settore energetico.
Analogamente è stridente che una tecnologia italiana, che sta mostrando la traiettoria di sviluppo più promettente, che rischia di migrare o di essere contraffatta e persa, non venga inclusa tra quelle che meritano approfondimento.
Riteniamo che la responsabilità assunta dagli stakeholder che si fanno carico di queste omissioni sia pesante, in particolare per la barriera di difficoltà che viene eretta alla possibilità di una corretta diffusione, valutazione ed eventuale soluzione dei problemi del paese.
A Montecitorio per esempio è addirittura approdata la fusione fredda, tra gli argomenti all'attenzione dei deputati, eppure la fusione fredda non ha brevetti validi, non ha ricevuto riconoscimenti scientifici, le pubblicazioni sono fatte in proprio dagli autori, e per finire un minimo ma veramente un minimo di cultura scientifica anche solo storica permetterebbe di discernere l'insipienza.
L'altra cosa curiosa è che il KiteGen dal punto di vista del mercato è ai blocchi di partenza esattamente come l'eolico deep offshore per il quale, pur richiedendo prassi progettuali consolidate, non si intravede nemmeno per il futuro una soluzione economicamente fattibile.

Da queste risposte si capisce che esiste un fronte ufficiale, serio ed attento alle opportunità delle energie rinnovabili, ma che altrettanto esiste in diaframma con l’innovazione. Se sono probabili i risultati indicati da Ippolito con la sua ricerca sull’alta quota i 500 mesi d’uomo per aprire ed usare la fabbrica del vento andrebbero messi in pratica subito, magari con 40 giovani di talento impegnati nel cantiere per un anno!Certo bisognerebbe crederci e non solo il Politecnico di Milano ma anche un sistema di finanziamento e perché no un pool degli incubatori privati e pubblici.
Questo vento può essere il buon vento che cerchiamo.




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