Come può una stellamarina trasformarsi
in una risorsa per le isole minori?
Basta portarla in superficie
Particolari costruttivi unità mobile
© Carlo Ferrari . Published on January 22, 2015.
ASTEROIDEA
Schemi funzionali, procedura d'installazione, valutazione impatto ambientale
© Carlo Ferrari . Published on January 22, 2015.
Questa epoca è stata definita: “L’epoca della rete e/o della connessione”. Nella nostra idea progettuale queste due parole “rete” e “connessione” ci aiutano a descrivere, oltre che un concetto, anche “un sistema”. Connessione e rete se applicate al contesto delle isole minori italiane contengono invece un’originale contraddizione. In Italia ci sono molte piccole isole, luoghi incontaminati, non connessi alla rete, che paradossalmente fanno riferimento a un sistema economico di produzione – distribuzione – utilizzo dell’energia elettrica della rete. Oggi, le smart city, la green economy e la domotica in particolare, propongono come ultimo traguardo l’off grid, i sistemi cosidetti “a isola” staccati dalla rete con utilizzo di energie rigorosamente verdi. In quest’ottica le isole “reali” quelle sul mare, le più belle, hanno la grande opportunità di diventare centro, laboratorio, esperienza pilota di ricerca e sperimentazione per la produzione di energia da fonti rinnovabili, della sua distribuzione flessibile e del suo utilizzo efficiente, di rendersi autonome, indipendenti da una rete decentrata, distante e inesistente. Il prodotto-servizio Asteroidea col suo concetto di isola – nell’isola di unità energetica green, propone un sistema bidirezionale, sia off-grid con accumulo sul po¬sto, che grid-connecting di immissione in rete. Asteroidea rende mobile il luogo di produzione, flessibile la quantità di energia disponibile e intelligente il suo l’utilizzo. Non sceglie di essere invisibile ma sottolinea, con il suo carattere provvisorio, la necessità di soddisfare un bisogno temporaneo. Stella elettrica adagiata sull’acqua, girandola esposta al vento, boa-medusa illuminata nelle notti ondose.
Possibili allestimenti unità mobile: mini turbine eoliche
© Carlo Ferrari . Published on January 22, 2015.
ASTEROIDEA concetti. Asteroidea è semplice, “una complessità risolta”, è un prodotto-sistema nato da un’idea progettuale che ha fatto proprie parole e concetti chiave contenuti nel bando di concorso: integrazione, materiali compatibili, produzione di energia da fonti rinnovabili, ecosostenibilità, laboratori naturali, componenti e sistemi impiantistici innovativi, contesto ambientale, efficienza energetica, soluzioni tecnologiche formali e innovative sintetizzando questi indicatori concettuali in un unico prodotto “leggero, modulare, flessibile, replicabile, mobile di ridotte dimensioni ad alto contenuto tecnologico.
Unità mobile - supporto logistico in mare aperto
© Carlo Ferrari . Published on January 22, 2015.
ASTEROIDEA funzione. In cinque punti la funzionalità del prodotto-sistema:
Unità mobile - porto di Sant Antioco (Sardegna)
© Carlo Ferrari . Published on January 22, 2015.
1 – produzione energia elettrica da fonti rinnovabili, eolico – fotovoltaico;
2 – accumulo dell’energia prodotta accumulatori ioni di litio;
3 – storage biderizionale (grid – connected) di gestione dell’energia collegata alla rete;
4 – storage “a isola” (stand – alone) per utilizzo ” sul posto”;
5 – utilizzatori a bordo: dissalatore, luci segnalazione, telecontrollo G.S.M., ripetitore BTS (Base Transceiver Station) per copertura cellulare dell’area, sistema G.P.S., presa di ricarica per veicoli e natanti elettrici.
Unità mobili - baia a Lampedusa (Isole Pelagie)
© Carlo Ferrari . Published on January 22, 2015.
ASTEROIDEA numeri.
a – 1 miniturbina eolica 900-1500 p-(30-50m/s): energia elettrica prodotta 1500 kW/anno;
b – 5 moduli fotovoltaici ad alto rendimento, energia (14 mq.): elettrica prodotta 4000 kW/ anno;
c – energia elettrica prodotta: 14 kWh giorno – 3,3 kWp (kilowatt picco);
d – accumulatore Litio-Ioni con B.M.S: 15 kWh;
e – dissalatore marino: 1680 lt/giorno;
f – strumenti e utilizzatori: 1 G.S.M telecontrollo telegestione, ripetitore BTS, 1 inverter bidirezionale, 2 contatori energia, 1 inverter DC/AC, 5 prese di corrente IP 68.
ASTEROIDEA Sistemi – Impianti-Utilizzatori.
a – Impianto/ sistema – generatore Fotovoltaico;
b – Impianto/ sistema – generatore Microeolico;
c – Impianto /sistema – accumulo ESS (Elettrical Storage System);
d – Sistema/Servizio utilizzatori.
A – IMPIANTO FOTOVOLTAICO Generalità.
La produzione di energia elettrica da impianti Fotovoltaici può definirsi, tecnologia matura e ampiamente collaudata per realizzare una serie di obiettivi di sistema: Low Carbon Economy 2020/2050, quota rinnovabili 2050, Nearly Zero Energy Buildings 2021, mobilità elettrica, efficienza energetica.
Asteroidea fotovoltaica. Asteroidea, con la sua modularità e flessibilità, è un impianto fotovoltaico di piccola taglia con caratteristiche, potenzialità e funzionalità di sistema equivalenti agli impianti domestici, con un valore aggiunto la mobilità, composto da cinque moduli dedicati, i bracci della stella marina, che saranno realizzati su vetro temprato o con la modalità tedlar/tedlar. La tecnologia di produzione di questi moduli e già“fortemente” sperimentata in mare. La massima efficienza dell’impianto sarà garantita da moduli caratterizzati da un MPP (Maximum Power Point) a doppia funzionalità: potrà essere connesso alla rete in modalità bidirezionale funzionando contemporaneamente anche in modalità a isola per alimentare gli accumulatori e gli utilizzatori previsti nel progetto.
Principali componenti dell’impianto FV.
- n° 4 Moduli (quattro bracci) FV. 568 Celle/150mmx150mm;
- n° 1 Modulo FV 110 Celle/(braccio con botola entrata);
- 678 celle totali – rendimento 21,6%, potenza totale +- 3,3 kWp;
- inverter bidirezionale;
- contatori – misuratori di corrente;
- sistema MPPT (Maximum Power Point Tracking).
B – MINIOEOLICO Generalità
L’energia del vento, presente e diffusa su tutto il globo ha la sua massima espressione a livello del mare dove non incontra ostacoli e non è rallentata da ambienti antropizzati; i migliori siti offshore sono quelli con velocità da 7/8 a 20/25 metri al secondo in prossimità delle coste. In questi contesti ambientali le miniturbine eoliche garantiscono un impatto visivo molto ridotto e rappresentano la tecnologia ottimale per la realizzazione di sistemi a energia distribuita e frazionata essendo in grado di garantire una significativa “costante” di produzione nel tempo, inoltre per gli aereogeneratori di piccola taglia la normativa è semplificata e di facile applicazione.
Asteroidea eolica. Asteroidea propone tre diverse soluzioni di aereogeneratori:
a – miniturbina ad asse orizzontale 1500 Watt: aereogeneratore “classico” molto flessibile è l’ ideale per sistemi ibridi solare-eolico;
b – miniturbina ad asse orizzontale 900 Watt: ideale per le istallazioni sotto costa si basa sul principio Venturi, con cut-in di 4 metri al secondo;
c – miniturbina ad asse verticale 1500 Watt: a tre pale cattura il vento da qualsiasi direzione provenga con un cut-in di 3 metri al secondo,
Tutti i generatori eolici proposti prevedono controller/inverter, sia per l’off-grid, sia per i sistemi ibridi. Gli aereogeneratori saranno muniti di impianti elettro-meccanici autofrenanti di protezione per venti estremi e per evitare il survoltaggio degli accumulatori. Astereoidea sarà munita di un sistema di telecontrollo e telediagnosi dedicata solo all’eolico, con lettura anemometrica utile per il monitoraggio metereologico e ambientale.
Componenti dell’impianto eolico.
a – turbina (rotore-navicella) 900/1500 Watt;
b – palo di sostegno 4/6 m.;
c – inverter;
d – sistema di controllo del generatore e inverter;
e – apparecchiature di telecontrollo e telediagnosi;
v – anemometro.
C – E.S.S.- ACCUMULO Generalità
Lo scenario futuro per i paesi Europei prevede un aumento della penetrazione elettrica coerentemente con un sistema ad alto tasso di rinnovabili elettriche distribuite con conseguente disponibilità di energia incostante e intermittente. L’accumulo dell’energia elettrica diventa indispensabile per il futuro sistema elettrico basato sulla distribuzione intelligente e flessibile. Lo storage diffuso incrementa notevolmente le capacità di previsione e di conseguenza previene lo sbilanciamento e l’utilizzo dei volumi di riserva secondaria da approvvigionare, problema centrale nella fornitura elettrica delle isole e delle aree marine dove, i consumi energetici hanno forte variabilità dovuta ai flussi turistici e stagionali.
Asteroidea storage. Il sistema di accumulo si basa su batterie agli ioni di litio ad elevata potenza. L’accumulo ha una capacità di circa 14 kwh che soddisfa e immagazzina la produzione giornaliera dell’impianto solare/fotovoltaico, un inverter integrato permette l’immissione in rete dell’energia in eccesso e la trasformazione dell’energia accumulata. La batteria litio ioni con il sistema bidirezionale garantisce il funzionamento di alcuni utilizzatori e la fornitura di energia. La rapida capacità di ricarica, assicurata dal potente caricabatteria previsto nell’impianto, permette di prelevare continuamente energia elettrica dallo storage. Gli accumulatori al litio possono sopportare oltre 6000 cicli di carica/scarica completi, questo comporta una durata stimata e scientificamente provata di oltre 15 anni. Il BMS (Battery Monitoring System) garantisce sicurezza ed efficienza dell’accumulo con controllo telemetrico remoto.
Principali componenti dell’impianto di Storage.
a) – batteria di accumulatori agli ioni di litio – capacità 14 kWh;
b) – inverter DC/AC 12/24/ 220 Volt:
c) – BMS battery monitoring system;
d) – carica batteria integrato-
D – UTILIZZATORI/STRUMENTI a bordo di Asteroidea
a) – dissalatore G.S.M 1.680 lt./giorno;
b) – impianto radio/Telecontrollo Telegestione;
c) – ripetitore BTS per copertura Cellulari.
E – COSTI DI REALIZZAZIONE
- Boa con scafo in vetroresina rinforzato: € 36.000
- Sistema di segnalazione e impianto GPS: € 4.000
- Impianto fotovoltaico 3,3kWp incluse le componenti: € 24.000
- Miniturbina eolica 900/1500 W incluse le componenti: € 9.500
- Sistema di accumulo batterie litio
ioni 14kW/h e carica
Batterie integrate: € 14.000
- Dissalatore G.S.M. 1680 lt./giorno: € 8.500
- Cavi sottomarini per distribuzione
energia e acqua potabile: € 3.000
Totale complessivo: € 99.000
NB: i costi stimati sono attinenti alla realizzazione del prototipo. La produzione seriale del sistema energetico (20/50 unità min.) comporterebbe la diminuzione dei costi di produzione di circa il 25-30% per un totale complessivo pari a circa 68.000 – 73.000 €/unità
Epilogo
“As we live a life of easy
Every one of us has all we need
Sky of blue and sea of green
In our yellow submarin”
(John Lennon – Paul McCartney, “Yellow submarine”, 1966)
“Così viviamo una vita piacevole
Ciascuno di noi ha tutto ciò di cui ha bisogno
Cielo blu e mare verde
Nel nostro sottomarino giallo”