Quantificare i benefici delle misure di controllo dei parchi eolici
Nei parchi eolici si osservano «effetti scia» (interazioni aerodinamiche), «effetti del terreno» (l’influenza esercitata dall’ambiente fisico), «effetti di arresto» (decelerazione del flusso a causa dello stesso parco eolico) e fattori eolici dinamici. Le misure di controllo dei parchi eolici contribuiscono a mitigare questi impatti mediante il coordinamento del funzionamento delle turbine, riducendo per esempio la potenza in alcune di esse per acquisirne di più in altre. Il progetto FarmConners(si apre in una nuova finestra), sostenuto dall’UE e ospitato dal Politecnico della Danimarca(si apre in una nuova finestra), ha approfondito il successo ottenuto da alcune di queste misure in termini di potenza ed entrate generate. Per accelerare l’adozione della tecnologia, il team si è avvalso della modellizzazione e di lavori sul campo derivanti da progetti complementari per valutare le opportunità e le sfide, individuando al contempo le lacune a livello di ricerca e attuazione. In tal modo sono nate due piattaforme di convalida che hanno valutato a livello comparativo e messo in luce il potenziale del controllo dei parchi eolici. «Abbiamo riunito tecniche allo stato dell’arte, progetti all’avanguardia e specialisti del settore industriale per incrementare la fiducia nei modelli e nelle strategie di controllo dei parchi eolici», afferma Gregor Giebel, il coordinatore del progetto. La maggior parte dei dati raccolti è ora ad accesso aperto ed è possibile reperire i risultati delle piattaforme in articoli ad accesso libero pubblicati sulla rivista «Wind Energy Science»(si apre in una nuova finestra). Inoltre, quasi tutti i risultati e le attività del progetto sono stati inclusi nella wiki intitolata International Energy Agency Wind Task 44: Farm Flow Control(si apre in una nuova finestra).
Piattaforme di convalida
Oltre a mitigare gli effetti delle interazioni ambientali, le tecniche di controllo dei parchi eolici, come il controllo delle centrali eoliche, sono anche in grado di migliorare i servizi. Queste tecnologie promettono un aumento della produzione di energia e una diminuzione dei carichi strutturali. Inoltre, integrano in modo migliore l’energia eolica nella rete elettrica, abbassando i costi e innalzando la quota di mercato. Ciò va a vantaggio della gestione delle entrate, il che risulta di particolare importanza per gli imminenti mercati flessibili dell’elettricità(si apre in una nuova finestra). FarmConners ha costruito una piattaforma di valutazione comparativa(si apre in una nuova finestra) a partire da simulazioni pubblicamente disponibili, misurazioni ricavate da esperimenti in galleria del vento e dati raccolti sul campo presso il parco eolico terrestre Sole du Moulin-Vieux(si apre in una nuova finestra), in Francia, per dimostrare i benefici apportati dal controllo dei parchi eolici, come ad esempio l’aumento della produzione.
La valutazione comparativa offre una vasta gamma di dati
«Forte del contributo di 31 autori che hanno offerto la propria collaborazione per la realizzazione di quattro esperimenti in cieco(si apre in una nuova finestra), la nostra valutazione comparativa è la prima del suo genere ad apportare un’ampia varietà di insiemi di dati, impostazioni di controllo e parametri di modellizzazione per valutare i benefici offerti dal controllo del flusso dei parchi eolici», spiega Tuhfe Göçmen, la responsabile scientifica. Il team ha inoltre sviluppato una serie di bacheche(si apre in una nuova finestra) per vari scenari relativi al mercato dell’elettricità, mettendo in mostra i ricavi aggiuntivi che potrebbero essere generati dalle tecnologie per il controllo dei parchi eolici. Tali strumenti si basano su dati estratti dalla centrale eolica in mare aperto TotalControl Reference(si apre in una nuova finestra), dati di simulazione meteorologica e stime dei prezzi dell’elettricità per il periodo che va dal 2020 al 2030. «Grazie a nove autori è stata effettuata una valutazione dei vantaggi offerti dal controllo flessibile orientato al mercato ed è stata dimostrata la potenzialità di aumento delle entrate, piuttosto che della potenza», afferma Göçmen. Il team ha inoltre stilato un documento di sintesi(si apre in una nuova finestra) orientato dai risultati del progetto, tramite il quale sono state fornite raccomandazioni per la normalizzazione e la certificazione del controllo dei parchi eolici. «Sono numerosi i risultati del nostro progetto che vengono già utilizzati in qualità di migliori pratiche nel settore, ad esempio la nostra tassonomia comune, oppure che stabiliscono effettivamente degli standard per l’industria e per gli organismi di certificazione», aggiunge Göçmen.
Adattare l’energia eolica al mercato
Un importante ostacolo a una più ampia integrazione delle fonti di energia rinnovabile è rappresentato dalla loro variabilità. Sebbene i regolamenti in materia affrontino parzialmente questa problematica, i parchi eolici hanno bisogno di una maggiore flessibilità di mercato, in particolare nel quadro dei meccanismi non sovvenzionati(si apre in una nuova finestra). Il controllo dei parchi eolici offre ai proprietari delle centrali eoliche una maggiore facoltà di gestione delle stesse, consentendo loro di adattarsi ai prezzi fluttuanti del mercato. «Tra gli scenari potrebbero figurare l’incremento della potenza, una riduzione strategica dell’energia con set-point che mitigano i carichi o semplicemente una partecipazione più lunga nel mercato grazie all’estensione del ciclo di vita», conclude Giebel. Nel corso del progetto, il lavoro di FarmConners è stato integrato in varie iniziative svolte da collaboratori, tra cui Wake Adapt di Siemens Gamesa(si apre in una nuova finestra) per contribuire al controllo del flusso del vento, Vestas e Microsoft Azure per il rafforzamento dell’apprendimento automatico(si apre in una nuova finestra) e WindESCo per Swarm(si apre in una nuova finestra), destinato alla regolazione cooperativa della posizione delle turbine.
