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Titolo: Perche il vento fa risparmiare meno di quello si crede

Provo a metterla giu' il piu' semplice possibile.
Il vento viene quando vuole, quindi occorre avere una qualche fonte di
energia per tappare i buchi.
Fin qui, nulla di difficile. O no?
Vediamo i ragionamenti dei sempliciotti (quelli che ... a cosa servono
gli ingegneri, quelli fanno ragionamenti tanto utili per complicati che
sono ...).
Le centrali elettriche italiane moderne hanno un rendimento intorno al
50% (la media del 37% per il termoelettriche italiano e' appunto il
risultato tra i due estremi, del 50% e del 30% ...).
Percio' possiamo dire che, ad esempio, per ogni 1000 MJ di energia
termica si producono 500 MJ di energia elettrica (o se preferite da 1000
kwh si producono 500 kwh di elettricita').
Cosa conclude il sempliciotto ?
Che per oni 500 kwh di elettricita' prodotta con il vento si risparmia
il gas corrispondente a 1000 kwh di energia termica.
Se poi e' disonesto, usa la percentuale media nazionale (il 37%) o
quello delle peggiori centrali (il 30%), per arrivare ad un risparmio
dei 1500 kwh ed oltre di gas equivalente.
In realta', la situazione e' piu' complicata ed in Germania se ne' sono
accorti l'anno scorso. Nonostante che hanno l'eolico sparso per tutto il
territorio, non c'e' una vera compensazione (tira vento da una parte
quando manca dall'altra) ed in realta' l'energia eolica oscilla per
tutti gli estremi, passando da quasi il 100% della erogazione nominale a
poco piu' punti percento. Non solo, sovvrapposte oscillazioni di minore
scala, ma piu' rapide, sopra le oscillazioni di grande scala.
Infatti l'energia eolica ha una caratteristica, la sua quantita' dipende
con la terza potenza della velocita' del vento, non e' come l'energia
solare che invece varia proporzionalmente con l'intensita' del sole.
Cioe', se una nuvola che passa abbassa l'intensita' solare del 50%,
l'energia elettrica si dimezza, ma se la velocita' del vento si dimezza,
l'energia eolica si riduce a circa il 12%, ovvero un valore molto piccolo.
Questo significa che, a meno di non volere togliere l'elettricita' di
colpo ai consumatori, occorre tenere pronto in funzione qualche altra
fonte di energia elettrica. Fin qui, ci era arrivato anche il
sempliciotto, che infatti aveva fatto il calcolo sul risparmio di gas
ragionando che mentre si incamera energia eolica, si ferma l'afflusso di
gas alle centrali termoelettriche.
Il calcolo e' sbagliato.
Una centrale termoelettrica e' come uno scaldacqua elettrico ad
accumulo, non come uno scaldacqua a gas (come invece i sempliciotti
credono di fare il paragone).
Quale e' la caratteristica peggiore dei scaldacqua elettrici ad
accumulo, il motivo per cui se possibile si evitano, anche se sono molto
piu' semplice ed economici da installare (ma costano molto di piu' di
consumo ?): il fatto che per avere acqua calda pronta all'uso occorre
tenerli in temperatura, e tenerli in temperatura per ore significa
dispersione di energia per mantenere l'acqua in temperatura.
Una centrale termoelettrica ha lo stesso problema. Le turbine possono
iniziare a girare e fornire potenza, solo quando il vapore ha raggiunto
una sufficiente temperatura e pressione. Questo vuol dire che una
centrale termoelettrica consuma gas anche quando le turbine sono tenute
ferme. Si tratta del gas necessario per tenere in temperatura la caldaia
 per avere il vapore alla pressione necessaria per avviare le turbine.
Ma c'e' di piu', le turbine hanno la massima efficienza a determinati
regimi di potenza, quindi far operare una centrale termoelettrica a
basso regime, significa che ci possiamo scordare il 50% di efficienza,
senza contare le perdite di calore per mantenere tutto pronto al
funzionamento.
Questo significa che ogni 500 kwh di energia elettrica prodotta dal
vento, se l'eolico supera una certa potenza nominale (forse gia' al 10%
della potenza di picco della domanda italiana ?) non ci fa affatto
risparmiare 1000 kwh (o 1500 kwh) di energia termica, bensi' meno.
Quanto meno ? Temo talmeno meno da mandare a zero il vantaggio
dell'eolico. Vediamo, un caso per 10'000 MW di eolico.
Senza eolico, avremo 10'000 MW di termoelettrico che ci danno 87'600 Gwh
al 50% di efficienza che consuma nelle 24 ore l'equivalente di 175'200
Gwh termici di gas.
Supponiamo di avere eolico per 4 ore al giorno, quindi 14'600 Gwh di
elettricita'. Non so quanto e' la perdita di efficienza a causa del
tenere "in attesa" una centrale termolettrica, pero' osservo che le
aziende elettriche costruiscono appositamente centrale a turbogas per
fornire energia elettrica "a singhiozzo". Dal che deduco che queste
perdite di efficienza sono almeno del 20% (ovvero conviene costruire una
centrale turbogas che tenere una termolettrica in pausa, oppure conviene
far funzionare solo la sezione turbogas di una centrale a ciclo
combinato). Quindi direi che possiamo tranquillamente presumere che
l'energia elettrica sostituita' dall'eolico ci costa una certa quantita'
di energia elettrica che occorre produrre con il 30% di efficienza
invece che con il 50%. Quanta e' questa energia ?
E qui le ipotesi si fanno veramente complesse.
Per semplicita', faccio un caso: che le 4 ore di energia eolica sono
prodotte in un intervallo di 8 ore (nelle altre 16 ore supponiamo che le
turbine sono tenute ferme perche' c'e' vento insufficiente o proprio non
c'e' vento). Dato che in queste 8 ore abbiamo un 50% di vento a
singhiozzo sparso, negli intervalli possiamo produrre energia elettrica
solo con centrali a turbogas, ovvero per ogni 4 ore di energia eolica,
ci tocca produrre 4 ore di energia turbogas.
Riassumendo, abbiamo:
- 14'600 GWh di energia eolica (cosidetta gratis ...)
- 58'400 GWh di energia termoelettrica al 50% che ci costano 116'800 GWh
termici di gas.
- 14'600 GWh di energia turbogas al 30% che ci costano ... 58'400 GWh
termici di gas.
Totale elettrico 14'600+58'400+14'600=87'600 Gwh, la stessa del caso
senza eolico.
Ed il gas consumato ?  116'800+58'400=175'200 Gwh(termici).
Ehh! Prego ? Abbiamo consumato la stessa quantita' di gas ?
Dopo avere costruito tutte quelle pale eoliche ?
E tante centrali a turbogas ?
Attenzione: questo risultato e' quello dell'ipotesi che il "duty cycle"
del vento sia del 50%, ovvero l'intervallo di "piena produzione"
equivalente e' pari a 4 ore ogni 8 ore di vento.
La realta' puo' essere meglio (vento costante per 4 ore filate - ma in
talcaso, non c'e' bisogno di integrazione), o peggio, colpi di vento a
sorpresa in tutte le 24 ore (ed allora per far funzionare l'eolico si
consuma piu' gas che se non si ha eolico).
Tra parentesi, c'e' una fonte di energia, che si puo' far fermare e
ripartire con poche perdite, ed e' quella idroelettrica. A parte il
fatto che in Italia circa la meta' dell'idroelettrico e' fluente e
fermarla vuol dire solo perdere energia, roba da cretini ... l'altra
parte, di bacino, oggi molto usata, insieme agli impianti di pompaggio,
per "tappare" i picchi di domanda, al posto delle turbine a gas come
invece si fa in Germania, che di idroelettrico ne' ha poco, rispetto
alla sua dimensione. Quindi in realta' se l'Italia superasse una certa
quantita' di eolico, sarebbe necessario anche in Italia costruire per
l'integrazione dei "buchi" un certo numero di centrali turbogas ... che
hanno un rendimento del 30% o meno, se i "su e giu'" sono rapidi.
In passato l'energia elettrica in Francia e Germania e' costata meno
perche' ambedue hanno un significativo nucleare, e quello che ha piu'
nucleare ha quella che costa meno.
Sara' interessante vedere che cosa accadra' al prezzo dell'elettricita'
in Germania nel 2010 o nel 2011 con 23'000 MW di potenza eolica
installata ... sara' divertente o triste ?
-- 
Roberto Deboni
[Messaggio Usenet via Tiscali su 
text.giganews.com
. Se leggete via Web
il sottoscritto informa che non conosce o partecipa al sito/forum Web.]

 consuma piu' gas che se non si ha eolico).
Attenzione, non voglio affatto bocciare l'energia eolica.
Ma voglio bocciare in modo fermo come viene affrontata oggi.
Produrre energia elettrica e' un problema industriale, non un giocattolo
per sempliciotti che pensano che basta mettere un ventilatore per
risolvere i bisogni del ... popolo.
Peggio ancora, in alcuni casi c'e' una struttura di incentivi che
favorisce l'aleatorieta' del vento, obbligando il gestore della rete ad
incamerare (e pagare) l'energia eolica anche quando e' in esubero.
Ed allora, abbiamo tanti produttori senza scrupoli che installano
l'eolico a se stante, che alla fine permette ai fornitori del gas (Putin
prima di tutti) a brindare alla fine di ogni anno per ogni nuovo record
di installazione di centrali eoliche (e giu' gas ...). E magari staccare
qualche assegno per donazioni anonime ai gruppi di piu' sfegatati
sostenitori dell'eolico, poveri pirla convinti di fare cosi' la guerra
proprio a coloro che invece li finanziano (del resto basta imparare da
quanto accade per la droga: ai grossi produttori di droghe proibite
conviene fare donazioni anonime abbondanti a tutte le associazioni
proibizioniste piu' fondamentaliste ... piu' proibizione e piu' guadagnano).
La soluzione e' gia' stata descritta tempo fa: ogni centrale eolica va
pensata come un sistema globale, con tanto di accumulatore energetico
incorporato, in modo che al gestore di rete si possa garantire una certa
stabilita' della consenga (almeno 15, meglio 30 minuti di stabilita').
Le aziende nel settore del solare termodinamico hanno capito
l'importanza ed hanno iniziato a passare a centrale che accumulano
energia termica, arrivando agli 8-10 ore di autonomia delle centrali di
tipo Andasol.
Una centrale eolica deve fare lo stesso, e la forma di accumulo di
energia piu' efficiente a disposizione e' quella potenziale. Ovvero,
invece di produrre energia elettrica, si dovrebbero usare le pale eolico
per pompare acqua in un bacino ed usare questa acqua per fare funzionare
delle turbine idrauliche.
L'unica eccezione, forse (ma prima voglio vedere se almeno offshore, il
vento e' piu' costante) per le pale eoliche fuori costa, ma forse
occorre considerarle in modo diverso ed organizzare la loro costruzione
con la stessa logica di un'impianto idroelettrico, ove ci sono molte
opere ausiliare prima di arrivare alla vera e propria centrale elettrica
(che puo' essere microscopica, rispetto al resto delle opere necessarie).


delle turbine idrauliche.
Anche perche', ma correggimi se sbaglio, l'efficienza di conversione da
energia meccanica eolica a energia meccanica "di pompaggio" ha un campo
di rendimento piu' ampio della conversione meccanica -> elettrica (e in
particolare, non e' necessario brandeggiare le pale quando la velocita'
supera un certo tot - ovviamente, e' necessario che le pale siano state
progettate per questo, non credo basti sostituire l'alternatore).
O detto alla sempliciotta, se l'energia elettrica esce fuori in spruzzi
intermittenti e' quasi come se non uscisse; ma se l'acqua viene pompata
fuori in spruzzi intermittenti, chissenefrega, sempre acqua pompata č.
Leonardo
-- 
Enough, enough!  But, stranger, ere we part,
Glancing farewell to each nefarious bier,
This warning would I beg you take to heart:
There is an end to e'en the worst career!

 fuori in spruzzi intermittenti, chissenefrega, sempre acqua pompata č.
Ottimo paragone :-)

Se invece si usasse l'energia eolica per produrre idrogeno,da poter poi 
avere energia elettrica quando serve?


 wrote:
...snip ...
