CT 88
Sistemi di generazione da fonte eolica
Campo di applicazione
Il Comitato prepara le norme nel campo dei sistemi di generazione da fonte eolica, comprendendo le turbine eoliche (o aerogeneratori), gli impianti eolici installati sulla terraferma e fuori costa (offshore) e l’interazione con gli impianti elettrici a cui viene fornita energia. Il campo di applicazione delle norme riguarda la verifica dell’adeguatezza dei siti e la valutazione delle risorse, le prescrizioni tecniche e progettuali, le tecniche di misurazione, le procedure di prova, l’esercizio e la manutenzione degli impianti eolici, comprendendo, tra l’altro, i sistemi e sottosistemi degli aerogeneratori, le strutture di sostegno, i sistemi di controllo e di protezione ed i sistemi di comunicazione per la supervisione, allo scopo di fornire una base per la progettazione, la garanzia della qualità e gli aspetti tecnici per la certificazione.
Struttura
Il CT 88 segue in prevalenza i progetti di norma che provengono dalle attività dei numerosi WG/JWG IEC.
Programma di lavoro
Le Norme sui sistemi di generazione da fonte eolica prodotte dalla IEC, recepite dal CENELEC e pubblicate in Italia dal CT 88 CEI come CEI EN, sono riunite nella Serie 61400. Alcune sono già alla terza o quarta edizione, da poco ultimate. Per maggiori dettagli si veda il Work program del TC 88 IEC.
Collegamenti internazionali
CENELEC TC /TC 88
Collaborazioni: TC 8 Systems aspects for electrical energy supply; TC 21 Secondary cells and batteries; TC 57 Power systems management and associated information exchange; TC 82 Solar photovoltaic energy systems; TC 114: Marine energy – Wave and tidal energy converters.
Presidente: carica vacante al momento
Segretario: Ing. Claudio Andrea Casale
Technical Officer: Ing. Salvatore Pugliese
Intervista a Claudio Casale, Segretario del CT 88
Ingegner Casale, nella sua attività lavorativa lei ha avuto modo di vivere non solo l’evoluzione delle tecnologie per l’utilizzo del vento, ma anche le vicende e le problematiche dell’energia in generale. Che pensieri le hanno suscitato gli eventi recentemente intercorsi nel settore a seguito della guerra Russia-Ucraina?
Per chi, non più giovanissimo, ha seguito fin dalle origini lo sviluppo della generazione elettrica da fonte eolica, questa situazione critica che ben noti fattori, fra cui fenomeni speculativi e la guerra tra Russia e Ucraina, hanno creato nel settore energetico nel 2022 è stato come un ritorno nel tempo a mezzo secolo prima, per l’esattezza al 1973, all’epoca della prima grave crisi petrolifera, quando furono poste le basi di quell’evoluzione energetica che, guarda caso, ci sta aiutando a superare le difficoltà di oggi.
Anche nell’ottobre 1973 fu combattuta una guerra, fra alcuni Stati arabi e Israele (la Guerra del Kippur). Alla guerra seguì una rappresaglia contro i Paesi industrializzati dell’Occidente da parte degli stati arabi produttori di petrolio, con forti aumenti dei prezzi e restrizioni delle forniture di questo combustibile. Ma tale crisi petrolifera fu, oggi si potrebbe quasi dire, anche un evento “fortunato”, perché ci spinse allo sviluppo di nuove fonti rinnovabili di energia che oggi vediamo operare sul campo dando un apporto allora non immaginabile. Tra queste c’è il vento, del resto utilizzato dall’uomo fin dall’antichità, pensiamo alla navigazione a vela, ma diventato adesso, grazie a decenni di impegno tenace e costante progresso, una fonte tecnicamente ed anche economicamente competitiva per la produzione di elettricità, naturalmente laddove siano disponibili risorse adeguate.
Nel 2022, accanto al petrolio, è stato oggetto di restrizioni e incertezze di approvvigionamento anche e soprattutto il gas naturale, una delle fonti energetiche primarie da noi maggiormente utilizzate in molti settori, fra cui quello elettrico, per vari motivi, non ultimo quello delle più contenute emissioni di CO2 e di altre sostanze inquinanti. Improvvisamente, la necessità di supplire a entrambi questi combustibili ha fatto accantonare temporaneamente gli obiettivi di riduzione delle emissioni, e in molti Paesi, sotto la pressione dell’emergenza, si è parlato di mantenere in servizio centrali a carbone che sembravano ormai destinate a scomparire, per non parlare della rivalutazione degli impianti nucleari esistenti in attesa di quelli futuri di IV generazione.
Però si è anche riconfermata, con l’occasione, l’importanza di accelerare ancora, dove e per quanto possibile, nella messa in campo degli impianti che utilizzano le fonti rinnovabili, come l’acqua, il sole, il vento, le biomasse, la geotermia, unica via d’uscita in grado di contribuire sia alla produzione energetica che alla sua sostenibilità dal punto di vista ambientale così com’è intesa oggi. Fortunatamente, lo sviluppo costante delle tecnologie delle fonti rinnovabili le sta rendendo un’alternativa sempre più valida, anche se, è doveroso sottolinearlo, quasi sempre con un ruolo solo complementare nei sistemi elettrici, per la loro disponibilità non uniforme e non sempre sufficiente ai bisogni e, almeno per alcune di esse come il sole e il vento, nemmeno programmabile dall’utilizzatore.
Fino a poco tempo fa si è discusso della scarsa competitività economica di alcune fonti rinnovabili, fra le quali il vento, rispetto a quelle fossili, ma il quadro comunque cambia se la situazione generale dei costi di produzione si altera vistosamente come è avvenuto in quest’ultimo biennio. È evidente a questo punto che, per quanto si verifichino auspicate e verosimili riduzioni dei prezzi dell’energia elettrica all’ingrosso nel 2023 e anni seguenti, il discorso sulla competitività economica delle rinnovabili si presenta e rimarrà nei prossimi anni assai diverso rispetto al passato.
Potrebbe riassumere la storia dello sviluppo delle tecnologie e delle installazioni eoliche iniziato dopo la crisi petrolifera del 1973, senza trascurare quanto è avvenuto in Italia?
Proprio sotto la spinta della crisi petrolifera del 1973, all’inizio degli anni Ottanta del secolo scorso furono sperimentati, nell’ambito di programmi di ricerca in Danimarca, Regno Unito, Germania, Svezia e Stati Uniti, diversi aerogeneratori ad asse orizzontale di taglia considerevole: potenze fino a 4 MW e diametri di rotore fino a 100 m. In Canada si sperimentò un prototipo ad asse verticale da 4 MW e 100 m di altezza. Le esperienze e conoscenze così acquisite si rivelarono poi preziose per le industrie costruttrici di aerogeneratori “commerciali” da impiegare in centrali per la produzione di elettricità.
Queste industrie trovarono un primo sbocco sul mercato della Danimarca e poi, a metà degli anni Ottanta, anche negli Stati Uniti (California), grazie alla concessione di incentivi agli investitori in impianti eolici, soprattutto attraverso una remunerazione di favore per l’energia prodotta. In California, nell’area montana di Altamont Pass, si formò la prima grande concentrazione di centrali eoliche, le cosiddette wind farms, costituite da un certo numero di aerogeneratori opportunamente disposti sul terreno e collegate alla rete elettrica. Qui già nel 1985 fu celebrato il primo milione di barili di petrolio risparmiato negli USA grazie al vento.
Le macchine commerciali a quell’epoca erano però molto più piccole dei prototipi di ricerca che le avevano precedute: avevano potenze da 50 kW a 200 kW e rotori da 13 m fino a 25 m di diametro. Sin dagli inizi hanno prevalso, come oggi, gli aerogeneratori ad asse orizzontale con tre pale. Quelli ad asse verticale hanno manifestato talvolta dei problemi e il loro impiego è stato limitato, fino ad ora, a unità di piccola taglia.
Nei primi anni Novanta, l’introduzione d’incentivi in vari Paesi d’Europa, come in Germania, Spagna, Regno Unito, Paesi Bassi, Svezia, Grecia e nella stessa Italia, ravvivò la domanda. I costruttori arrivarono a produrre macchine fino a 600-850 kW e diametri di rotore da 40 m a 55 m, i cosiddetti aerogeneratori di media taglia.
In Italia, negli anni Ottanta e Novanta, due costruttori, Alenia/WEST e Riva Calzoni, realizzarono prototipi e piccole serie di macchine da 200 kW a 350 kW. La Alenia/WEST sviluppò e provò anche un suo prototipo di grande taglia, il GAMMA 60 da 1,5 MW e 60 m di diametro, con soluzioni tecniche assai innovative per i tempi, con il supporto tecnico e finanziario dell’ENEA e dell’Enel.
L’Enel realizzò tre campi prova eolici, a Santa Caterina (Cagliari), Alta Nurra (Sassari) e Acqua Spruzza presso Frosolone (Isernia), provandovi i prototipi italiani (incluso il GAMMA 60) e altri stranieri, e poi anche due centrali dimostrative, a Monte Arci (Oristano) con 34 unità Alenia/WEST per 11 MW totali, e a Collarmele (L’Aquila) con 36 unità Riva Calzoni per 9 MW complessivi.
Enel, ENEA e altri operatori diffusero anche stazioni di misura del vento nelle zone d’Italia che apparivano più interessanti, installando sostegni con anemometri che registravano valori medi su 10 minuti di velocità e direzione del vento, poi elaborati statisticamente per individuare le aree con risorse eoliche potenzialmente sfruttabili. Questo patrimonio di dati è poi anche stato utile per la validazione dell’Atlante Eolico dell’Italia elaborato dalla società RSE S.p.A.
Purtroppo in seguito, nonostante gli esordi promettenti, la tecnologia nazionale delle turbine eoliche non decollò come ci si attendeva e il mercato italiano è stato occupato, fino ad oggi, da numerosi costruttori di aerogeneratori stranieri. Non sono mancati invece in Italia gli investitori interessati alla realizzazione, in siti opportuni, di impianti di produzione di energia da fornire alla rete nazionale. Il loro elenco sarebbe lungo. Qui si potrebbe ricordare solo il primo grande sviluppatore italiano in ordine di tempo, la società IVPC, che sin dai primi anni Novanta installò centinaia di Megawatt di centrali eoliche sui crinali montani della Campania e Regioni confinanti.
La tendenza verso aerogeneratori sempre più grandi è continuata senza sosta per i vantaggi che offrono occupando il territorio in modo meno fitto e producendo energia a costi più bassi. Oggi, per le installazioni terrestri, vengono immesse sul mercato turbine con potenze nominali fino a 5 MW e diametri di rotore fino a 150 m. Potenze fino a 8-9 MW e diametri fino a oltre 200 m sono stati raggiunti dalle macchine per l’installazione offshore. Recentemente è stato messo in campo qualche prototipo da 12-15 MW e si punta a 20 MW.
Per concludere, il progresso del settore eolico è stato costante per molti anni, coinvolgendo ormai molti Paesi del mondo: alle fine del 2022 erano installati impianti eolici per un totale di 906 GW, di cui 842 GW sulla terraferma e 64 GW fuori costa, i cosiddetti impianti offshore. Anche in Italia, che pure non ha venti forti e regolari come altri Paesi e ha un territorio montuoso, a fine 2022 c’erano circa 11,8 GW eolici; nello stesso anno la fonte eolica ha contribuito per il 6,4 % alla domanda di energia elettrica sulla rete italiana.
Dal 1988 lei è sempre stato il Segretario del Comitato Tecnico 88 del CEI. Può presentarci brevemente il suo Comitato e fare un breve bilancio, ad oggi, del lavoro svolto?
Lo sviluppo tecnologico e commerciale della generazione elettrica da fonte eolica in questi anni di cui si è detto è stato possibile anche grazie al tempestivo apporto della Normativa tecnica di settore. Sin dal 1988 opera infatti in campo internazionale il Technical Committee 88 “Wind energy generation systems” della IEC e il nostro corrispondente CT 88 “Sistemi di generazione da fonte eolica” fu costituito dal CEI nello stesso anno. L’attività normativa eolica ha sempre avuto da allora la sua base nel TC 88 della IEC. Pure il CENELEC ha un suo TC 88, ma secondo i noti accordi rimane in attesa di recepire come Norme Europee i documenti della IEC, trattando in proprio solo temi particolari.
Il CT 88 del CEI si è quindi sempre concentrato sulle attività della IEC, per portare in quella sede, sin dalla formulazione iniziale dei documenti, il punto di vista degli operatori italiani. Questa preminenza delle attività internazionali è particolarmente accentuata nel settore eolico, dove gli operatori tecnico-scientifici formano una comunità relativamente poco numerosa, ma abbastanza bene integrata.
Il CT 88 del CEI è quindi un Comitato Tecnico di prodotto che oggi ha come campo di applicazione non solo le turbine eoliche, dette anche aerogeneratori, ma anche tutto l’impianto eolico o centrale eolica che li comprende, con le sue infrastrutture civili, elettriche ed informatiche fino al punto di connessione alla rete pubblica.
Al CT 88 hanno via via partecipato gli operatori nazionali maggiormente coinvolti nel settore della generazione eolica. Naturalmente la composizione del Comitato e la frequenza alle sue riunioni è variata nel tempo in funzione del grado d’interesse per le tematiche in gioco, che possono toccare più o meno da vicino i diversi operatori.
Ci fu un tempo in cui era particolarmente forte la presenza dei costruttori italiani di aerogeneratori impegnati nello sviluppo dei loro modelli da immettere sul mercato internazionale, come si è già ricordato prima. Oggi, purtroppo, a parte la società danese Vestas, che ha stabilimenti anche a Taranto, l’unico costruttore nazionale è la Leitwind del gruppo Leitner, più qualche produttore di aerogeneratori di piccola taglia. Ci sono però aziende italiane che forniscono al mercato internazionale componenti per gli aerogeneratori, fra i quali anche le stesse pale, come nel caso della BladeWorks S.r.l.
Oggi la costituzione del Comitato ha uno spettro piuttosto ampio. Oltre a tecnici di costruttori italiani e di filiali italiane di costruttori stranieri, abbiamo avuto rappresentanti di varie società sviluppatrici d’impianti di produzione, associazioni di categoria, gestori di reti, centri di prova e di ricerca, consulenti, università, ecc. Si è compreso che la Normativa non ha ricadute solo sui costruttori, ma su tutti coloro che hanno a che fare con gli impianti eolici.
La prima riunione del TC 88 della IEC si tenne a Dubrovnik (Croazia) il 7 e 8 novembre 1988. Era presente anche la delegazione italiana. Allora la tecnologia prevalente sui mercati era quella dell’industria danese, che faceva, e tuttora fa, del suo meglio per affermare i propri principi mediante una partecipazione intensa all’attività normativa.
Il tema affrontato per primo fu quello allora più sentito, cioè la sicurezza degli aerogeneratori, intesa proprio come salvaguardia della loro integrità tecnica. La prima Norma, la 61400-1, ebbe quindi come tema principale proprio la filosofia della sicurezza e la progettazione soprattutto aerodinamica e strutturale delle turbine eoliche. Ad essa gli esperti italiani, grazie alle esperienze acquisite con le loro attività di ricerca e prova di prototipi, diedero un fattivo contributo. La prima edizione della 61400-1 fu pubblicata nel 1994. La sua applicazione, da parte sia dell’industria costruttrice, sia degli installatori, contribuì a rassicurare le Autorità competenti, favorendo l’accettazione e la diffusione degli impianti eolici in molti Paesi.
Membri del nostro CT 88 hanno anche partecipato o partecipano ai lavori riguardanti la Norma IEC 61400-2 sugli aerogeneratori di piccola taglia, le Norme IEC 61400-5 e 61400-23 sulle pale, la Norma IEC 61400-11 sulla misura del rumore emesso, la Serie IEC 61400-12 riguardante la misura delle prestazioni degli aerogeneratori, la Serie IEC 61400-21 sulle caratteristiche dell’energia elettrica prodotta, la Norma IEC 61400-22 sulla certificazione (ora ritirata), la futura Serie IEC 61400-15 sulla caratterizzazione delle risorse eoliche nei siti. Si partecipa anche al lavoro per la riorganizzazione di tutta la normativa eolica sotto un documento introduttivo, nonché al JWG 31 del TC 18 sulle infrastrutture elettriche subacquee per le centrali offshore.
Anche nell’ambito del CENELEC, il CT 88 partecipò al lavoro che portò alla pubblicazione, nel 2004, della EN 50308 sulle prescrizioni di progetto delle turbine eoliche finalizzate alla sicurezza del personale.
Il complesso dei documenti normativi prodotti dal TC 88 della IEC, recepiti dal CENELEC e pubblicati in Italia dal CEI, è oggi piuttosto imponente, sia come numero che come mole dei documenti. Il tutto è riunito nella Serie CEI EN IEC 61400-x. Alcune Norme sono già alla terza o quarta edizione e altre sono in preparazione su nuovi temi. Ad esse si aggiungono documenti come Specifiche Tecniche e Rapporti Tecnici su ulteriori argomenti che si stanno via via imponendo all’attenzione degli operatori eolici, ma non hanno ancora raggiunto il grado di maturità e consenso per l’elaborazione di vere e proprie Norme.
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