Un cambiamento di prospettiva

KiteGen Research esprime soddisfazione per l’approvazione da parte della Commissione Parlamentare X Attività Produttive della Risoluzione 7-00281  http://parlamento17.openpolis.it/atto/documento/id/35311 a firma On. Della Valle che impegna il Governo, rappresentato dal Sottosegretario alla Presidenza del Consiglio On.De Vincenti, ad assumere iniziative per riconoscere il vento troposferico o d’alta quota quale fonte di energia rinnovabile;   a promuovere opportune iniziative, anche agevolando l’accesso al credito per gli investimenti e ridimensionando la quota di imponibile sul credito di imposta per attività di ricerca e sviluppo, al fine di lanciare attività imprenditoriali che sviluppino tecnologie per sfruttare il vento troposferico. http://www.camera.it/leg17/824?tipo=C&anno=2015&mese=04&giorno=02&view=filtered_scheda&commissione=10&pagina=#data.20150402.com10.bollettino.sede00020

 

La risoluzione giunge a seguito di una serie di audizioni presso la stessa commissione, che hanno visto, tra gli altri, l’intervento di ENEA che al riguardo ha confermato le grandi potenzialità del giacimento eolico troposferico ai fini di una netta riduzione del costo dell’energia eolica qualora le tecnologie per lo sfruttamento del vento troposferico, che sono attualmente nella fase dimostrativa, fossero supportate con investimenti economici per arrivare sul mercato. http://www.enea.it/it/Stampa/news/eolico-alta-quota

KiteGen auspica che la politica continui ad impegnarsi per il miglioramento del contesto riservato alle iniziative ed alle startup innovative che operano in Italia, più problematico rispetto ad altre realtà internazionali

In termini di occupazione l’eolico troposferico rappresenta l’occasione di riaprire industrialmente il capitolo della produzione delle macchine eoliche, in Italia operava Vestas con oltre 600 addetti e 2000 nell’indotto, ma l’insufficienza in termini di remunerazione troppo dipendente dai sussidi pur su una tecnologia ormai matura hanno compromesso questo settore. 

Come sottolineato da ENEA il raggiungere la risorsa vento a quote che consentano di intercettare anche solo un 10% in più di velocità porta ad un incremento sul conto economico di un 33% che farebbe la differenza tra una iniziativa sussidiata ed un businness redditizio in grado di crescere in autonomia.  

Il dato del 10% si riferisce a quote intorno ai 500m di altezza dal suolo, mentre KiteGen, oggi supportata dalla multinazionale Saudita SABIC S.A., ha già sperimentato con successo quote di 2000metri con le proprie installazioni di ricerca, ed a tali altezze la velocità media del vento raddoppia portando un 800% di miglioramento a livello economico, declinato non solo in maggior potenza ma anche in energia con un funzionamento esteso nel tempo di almeno 4 volte rispetto al tradizionale. 

Questa peculiarità dell’eolico troposferico porta anche ad eliminare il limite dell’intemittenza abbattendo gli oneri del sistema elettrico (bilanciamento – dispacciamento)

 By eugenio saraceno, 2015/06/15

Un cambiamento di prospettiva

La tecnologia esistente riesce appena a scalfire, in pochi punti favorevoli, la superficie dell’enorme giacimento d’energia rappresentato dal vento (vedi Dati sul vento). Infatti le torri eoliche non possono spingersi più in alto e arrivare al vento in quota, sono già prossime al loro limite dimensionale: con difficoltà i rotori superano 100 metri dal suolo, la struttura che li sorregge diventa, col crescere dell’altezza, esponenzialmente più pesante, instabile e soprattutto costosa.
La situazione è paragonabile a quanto accaduto con le trivellazioni petrolifere, dove solo dopo aver trovato soluzioni via via migliori ci si è potuti allontanare dal suolo – verso il basso, in questo caso – riuscendo a raggiungere le riserve più profonde e redditizie.

Per visualizzare meglio il potenziale ad oggi non sfruttato, si consideri che la zona proibita al volo sopra una centrale nucleare può facilmente arrivare a contenere 1 GW di potenza del vento, uguale alla potenza della centrale stessa.

Per raggiungere il vento in quota e sfruttarne la maggiore energia cinetica, il progetto KiteGen è partito da un radicale cambio di prospettiva nella progettazione delle macchine necessarie, che per raggiungere i venti di alta quota non possono essere pensate come strutture ancorate a terra o in mare, ma devono adattarsi alla forza e alla mutevolezza dei venti, seguendoli e piegandovisi in modo intelligente e dinamico.
Grandi aquiloni, del tipo di quelli ben noti a molti sportivi, ma progettati appositamente e pilotati attraverso sofisticati sensori connessi a computer, possono catturare venti di intensità molto superiore a quella raccolta dalle turbine eoliche tradizionali e con una continuità non sempre consentita a queste, anche nei siti più favorevoli.
Un chiaro vantaggio di questa tecnologia è suggerito visivamente nella illustrazione sottostante.

L’essenza del concetto KiteGen è paragonabile a quello di una torre eolica, nella quale le estremità delle pale – in rosso – sono la parte più efficiente, perchè raggiungono le velocità massime; ma ne rimangono i soli componenti veramente necessari, ossia le ali ad alta velocità e il generatore, questo convenientemente spostato al suolo. La struttura risultante, comprese le fondamenta a terra, è molto più leggera e economica. La quota operativa è inoltre variabile in funzione delle condizioni di vento esistenti.

In aria, a sottrarre energia dal vento a una altezza di 800 / 1.000 metri, profili alari di potenza, ali semirigide ad alta efficienza pilotate automaticamente. Al suolo, tutti i macchinari pesanti per la generazione di energia. Ad unire i due sistemi, cavi in materiale composito che trasmettono la trazione e contemporaneamente controllano direzione e angolo al vento.

L’unità di manovra (detta KSU, acrònimo di KiteSteering Unit) permette di guidare in modo automatico una o più ali secondo traiettorie precise (guarda il video del prototipo).

Il controllo del profilo alare avviene srotolando e riavvolgendo in maniera differenziale i due cavi su due verricelli azionati da motori. Al cuore del sistema risiede il software che, senza intervento umano, sulla base di dati ricevuti dal generatore e da sensori avionici montati a bordo dei profili alari (guarda il video dei sensori), interviene sui cavi: in questa maniera le traiettorie di volo possono essere controllate, sincronizzate fra di loro e normalmente dirette alla massima produzione di energia.

La tecnologia KiteGen è stata sviluppata ad oggi soprattutto nell’ambito della configurazione “Stem“,  alla cui industrializzazione seguirà lo sviluppo della configurazione “Carousel“.

Articoli scientifici

• Power kites for wind energy generation: fast predictive control of tethered airfoils – IEEE Control Systems Magazine, December 2007;
• KiteGen project: control as key technology for a quantum leap in wind energy generators – 2007 American Control Conference, July 11-13, 2007 – New York City, NY, USA;
• Control of tethered airfoils for a new class of wind energy generator – 45th IEEE Conference on Decision and Control, December 13-15, 2006 – San Diego, CA, USA.

Scenari futuri

Si è ritienuto opportuno mettere a punto la configurazione “Stem” prima di sviluppare la configurazione “Carousel”, tuttavia è senz’altro quest’ultima in grado di rivoluzionare il quadro della produzione energetica. Grazie alla intrinseca modularità della tecnologia KiteGen la scalabilità delle centrali KiteGen del tipo Carousel non presenta significativi limiti strutturali o di costo. In un certo senso, la difficoltà nell’aumentare la taglia di una centrale è paragonabile, avendo costruito una automobile, a dover costruire una lunga fila delle stesse automobili.

Questo è il motivo per cui nell’ambito dello sviluppo della configurazione “Carousel” saranno da subito sviluppate centrali KiteGen da 1.000 MW (1 GW) o oltre, ipotesi non percorribile con i sistemi tradizionali di generazione eolica, a causa della spaziatura reciproca dei generatori a terra, necessaria per mantenere una sufficiente efficienza. Le centrali KiteGen superano questo limite, poiché ogni unità sfrutta regioni differenti dell’enorme volume di vento intercettato dalla macchina nel suo complesso.

L’obiettivo a lungo termine di KiteGen research infatti non è solo un costo sempre minore dell’energia prodotta, ma anche una soluzione per raggiungere un mix energetico globale dove una parte consistente del fabbisogno energetico di base venga fornita da una fonte pulita e rinnovabile: il vento troposferico.

 By admin, 2009/09/22