L’accumulo di energia secondo KiteGen

Una, come sempre, ottima analisi di Domenico Coiante fa il punto sulle rinnovabili e le necessità di accumulo giornaliero e stagionale.

Sembra la buona occasione per introdurre e chiarire la opportunità che offre in questo ambito la più grande sorgente in assoluto di energia concentrata disponibile sul pianeta, l’eolico troposferico.

Il grafico qui mostrato proviene dal volume della sezione metodologica dell’atlante dei venti di alta quota di Cristina Archer e Ken Caldeira, si tratta di una rappresentazione sofisticata che esprime una sorta di confronto competitivo o collaborativo tra i possibili sistemi di accumulo tradizionali, e l’opportunità di sfruttare l’accumulo naturale di energia nel regime stazionario del vento geostrofico, con un accorgimento per arrivare ad una disponibilità anche del 99,9%, ovvero 8751 ore l’anno garantite,  nettamente superiore alle fonti termoelettriche tradizionali e al nucleare.

Consiglio di dedicare il tempo sufficiente per decifrarlo sul documento originale poichè le implicazioni sono di estrema importanza. Su questo grafico sono state aggiunte le indicazioni di esempio riferite ad un KiteGen da 3MW nominali per rendere più facilmente comprensibile la logica. Le macchine KiteGen Stem per aderire all’esempio dovrebbero essere equipaggiate con ali di 150 mq con una efficienza aerodinamica equivalente oltre 20. Le ascisse rappresentano la dimensione della batteria di accumulatori rapportata alla dimensione dell’impianto eolico troposferico.

I venti che avvolgono il pianeta possono essere considerati come una colossale “flywheel” di accumulo energetico. L’atmosfera possiede una massa totale di 5 milioni di miliardi di tonnellate, 5*10^18 kg, che scorrono con una velocità media tale da portare il totale dell’energia accumulata a 100.000 TeraWattOra. Per fornire un paragone questa cifra che corrisponde alle attuali necessità energetiche delle attività del genere umano per oltre un anno, ma con il vantaggio che questo imponente accumulo è perennemente ripristinato dalle dinamiche fototermiche di origine solare.

Mentre per il fotovoltaico è necessario dispiegare sul territorio i pannelli che raccolgono minuziosamente l’energia diffusa, il KiteGen invece,  è la presa di forza di questo grande “pannello fotovoltaico fotomeccanico” già naturalmente costituito e mantenuto dall’atmosfera stessa. Questo pannello ha raccolto l’energia in forma cinetica, che è una forma nobile, ed è a disposizione per l’efficiente conversione elettrica.

Su uno specifico sito terrestre, nell’esempio nei pressi di NewYork, il generatore KiteGen può raggiungere e prelevare energia da questo flusso, con la probabilità di trovarlo sufficientemente potente per produrre energia alla potenza nominale  per il 68% del tempo,  un equivalente già strabiliante di circa 6000 ore annue.  Tuttavia vi è una limitazione, che non dipende dal flusso del vento che si affievolisce ma semplicemente dal fatto che cambia ciclicamente ed erraticamente latitudine.

Allora qual’è l’idea che il grafico esprime per spingere l’eolico troposferico fino ad una probabilità  del 95% di disponibilità o addirittura ad un 99,9%?  Abbastanza semplice, sono necessari due generatori dislocati sul territorio ad una distanza sufficiente da averne almeno uno investito dal flusso del vento. I due generatori sono da considerare come un unico sistema che produrrà il doppio del necessario per il 68% del tempo, ma che darà una garanzia di erogazione al valore nominale di uno  (e che ovviamente costeranno il doppio).

Nel grafico viene fatto il confronto con equivalenti ed ipotetici sistemi di accumulo elettrico, per ottenere lo stesso risultato dei due generatori distanziati.

Se assumiamo un costo dell’accumulo elettrochimico di 1 €/Wh, un punto che ho evidenziato nella figura (b) suggerisce 34,5 MWh,  quindi  34,5 milioni di euro per le sole batterie di accumulatori necessarie per assolvere al servizio di portare la disponibilità al 95%:  un costo nell’ordine di grandezza di oltre 10 volte rispetto alla brillante idea di avere una distribuzione sul territorio di generatori troposferici.

Cosa si ricava da queste riflessioni?:

1) l’intermittenza di erogazione che affligge l’eolico convenzionale ed il fotovoltaico può essere brillantemente superata con l’eolico troposferico;  attribuire al termoelettrico l’esclusiva sul baseload non è più corretto.

2)Il bilancio economico di questo impianto doppio può farsi carico in scioltezza della ridondanza dei generatori poichè può contare su 68% + 68% + 32%  ore di disponibilità annua, che corrisponderebbero a 11560 ore/anno  equivalenti.

3) in caso di una sufficiente distribuzione territoriale di farms KiteGen Stem, o di KiteGen Carousel, queste riflessioni perderanno il loro specifico valore, in quanto l’effetto di ridondanza lo si ottiene intrinsecamente.

4) la ridondanza porterebbe ad avere un eccesso di produzione potenziale, ma  i KiteGen sono facilmente e velocemente modulabili mediante un coordinamento centrale, offrendo un preciso adeguamento alla curva di domanda.

5) il grafico si riferisce a NewYork, ma l’influsso orografico di rallentamento si affievolisce con i venti di alta quota, rendendo valido l’esempio per buona parte del globo.

II Open Day KiteGen – Reminder

Ricordiamo che Domenica 24 giugno 2012  è fissato il 2° OPEN DAY KITEGEN organizzato da SOTER, Società per la Transizione alle Energie Rinnovabili, con la collaborazione del Comune di Sommariva Perno (CN)

SOTER, in poche settimane di attività, riunisce già oltre 40 soci che stanno dando supporto economico e professionale.
La giornata OPEN DAY consentirà a tutti coloro che sono interessati a supportare il progetto Kitegen, o anche solo a saperne di più, di poter conoscere lo stato dell’arte e toccare con mano la tecnologia grazie ad una visita al test plant dove i progettisti risponderanno anche alle domande ed alle curiosità dei visitatori.

L’invito è rivolto in particolare a tutti coloro che, di fronte all’emergenza energetica, al riscaldamento globale e alla crisi economica, sentono il valore e l’importanza per l’ambiente e per il mondo della transizione alle energie rinnovabili e sono disposti a farsene carico personalmente. Kitegen è infatti il progetto tutto italiano che ha le potenzialità per produrre a basso costo grandi quantità di energia pulita e con bassissimo impatto ambientale e paesaggistico.

Nell’occasione SOTER illustrerà le ragioni del proprio impegno nel progetto, gli obiettivi che si propone e le iniziative in corso. Verrà anche presentato il piano industriale per la produzione del primo lotto di macchine.

Vi attendiamo per l’OPEN DAY.

Programma dell’evento.

L’incontro si terrà a Sommariva Perno (CN) presso la Sala della Biblioteca Civica in Piazza Europa e successivo trasferimento al test plant KiteGen

Ore 9.00/9.30 Arrivo dei partecipanti

Ore 9.30 Inizio presentazione progetto. Discussione.

Ore 11.00 Presentazione iniziativa SOTER. Domande/Risposte.

Ore 11.30 Termine presentazione in sede.

Trasferimento al test plant KiteGen (5 min) e visita all’impianto.

Ore 13.00 Termine dell’incontro e proseguimento libero

E’consigliabile annunciarsi, telefonicamente o per email asoter@kitegen.com

011 9415745

348 0194810

La tecnologia KiteGen presentata agli allievi del Master SAFE

Per il secondo anno consecutivo ho tenuto, alcuni giorni or sono, una lezione sulla tecnologia KiteGen agli allievi del master post laurea di alta formazione in Gestione delle Risorse Energetiche della SAFE - Sostenibilità Ambientale Fonti Energetiche.  Sono stato anch’io allievo dell’edizione 2005 del Master SAFE, che è diviso in 7  moduli didattici, di cui tre relativi alle filiere dell’ Oil&Gas, dell’ Energia elettrica e delle fonti rinnovabili.   Le lezioni tematiche coprono sia aspetti tecnici che economici e sono tenute da professionisti che lavorano con aziende, istituzioni accademiche, enti di ricerca, e autorità ed enti governativi del settore energetico.  Alcuni di essi, come me, furono allievi delle passate edizioni e non è raro, per me, incontrare in vari contesti del mondo energetico persone che si sono formate nel settore anche grazie a questo master.  Nella mattinata di lezione ho illustrato agli allievi i concetti relativi all’eolico d’alta quota e le soluzioni tecniche realizzate nell’ambito della tecnologia KiteGen.  Pochi di loro conoscevano il settore dell’eolico d’alta quota e penso di aver aperto loro una finestra su un settore innovativo che non potrà essere trascurato dai futuri professionisti del mondo dell’energia quali saranno.   E’certamente una caratteristica meritevole di SAFE l’attenzione rivolta all’innovazione ed alle tecnologie come KiteGen che hanno la potenzialità di rivoluzionare il settore energetico nel futuro.

Per chi fosse interessato segnalo che SAFE sarà presente al Festival dell’energia, che si terrà a Perugia dal 15 al 17 Giugno, organizzando interessanti appuntamenti sui temi di maggiore attualità che riguardano il settore dell’energia.  Qui i dettagli

Seminar: Energia dai venti d’alta quota

Continua la pubblicazione dei seminar di KiteGen a cura dell’Ing.Andrea Papini.  In questo capitolo le potenzialità dello sfruttamento dei venti d’alta quota.

Per visualizzare la presentazione potrebbe essere necessario installare Adobe Shockwawe

Author: Ing.A.Papini

Incontro sul tema KiteGen ad Alessandria

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By eugenio saraceno, 2012/06/07

Di Marcello Corongiu

Venerdì 8 Giugno alle 17.30 ad Alessandria, presso l’Aula Magna del Liceo Classico “G. Plana”, P.za Matteotti 29, Marcello Corongiu e Giacomo Torrente – nel contesto di un incontro promosso dall’Associazione PIGRECO e dall’Associazione Alta Quota – presentano la tecnologia KiteGen, un rivoluzionario generatore eolico per la produzione di energia pulita a basso costo e con il minimo impatto ambientale.

Energia-civiltà: una relazione indissolubile

Nel mondo ogni anno viene consumata energia pari a 12 miliardi di tonnellate di petrolio. Questa immensa – e difficilmente immaginabile – quantità di energia è circa pari a quella che il genere umano ha consumato nei suoi primi 200 mila anni di storia ed è, per più di tre quarti, prodotta da tre sole fonti: petrolio, carbone e gas. È grazie a questa immensa disponibilità di energia, il cui sfruttamento ha avuto inizio in modo significativo a partire dalla seconda metà del 18° secolo, che l’uomo ha potuto, affrancarsi in una certa misura dalla fame e dalla malattia, costruire megalopoli, viaggiare, nutrire 7 miliardi di individui, dominare il pianeta…

Tuttavia è questo un quadro la cui insostenibilità si mostra oggi in modo sempre più evidente, non solo per il carico ambientale ed i mutamenti strutturali sul clima e sugli ecosistemi, ma anche per le tensioni che il progressivo ridursi della accessibilità dei combustibili fossili esercita sulle economie, sui debiti degli Stati, sulla vita di tutti.

Il passaggio ad una civiltà basata sull’utilizzo di energia prodotta da fonti rinnovabili non è solo una cosa auspicabile ma necessaria e deve essere realizzata in tempi brevi. Il mercato delle fonti rinnovabili, fino ad oggi trainato dalle politiche pubbliche di incentivazione, a breve si espanderà – indipendentemente da esse – ma solo nella misura in cui esista una tecnologia in grado di sostituire in efficienza ed economicità, i combustibili fossili. L’alternativa è un progressivo, inevitabile, profondo e non indolore mutamento delle abitudini di vita e di consumo di ciascuno, soprattutto nei Paesi più industrializzati.

KiteGen può rappresentare una reale alternativa al declino e per questo ha già raccolto interesse in Cina, Australia, Canada, Polonia, Corea, Giappone ed in numerosi altri Paesi.

Il progetto è stato oggetto di innumerevoli valutazioni tecnico scientifiche e di “peer review”. Le fonti più autorevoli ne hanno di fatto attestato la validità su un piano globale. L’ENI Award conferito per una tesi di PhD sul KiteGen, il lavoro realizzato da CESI Ricerca sull’eolico d’alta quota, i riconoscimenti della NASA e di altri attori di primo piano nel panorama della ricerca nel settore energetico, le decine di tesi di laurea e di PhD volte ad analizzare il sistema nelle sue premesse e nelle sue componenti, il numero di nuovi soggetti internazionali che settimanalmente si affacciano nel settore della generazione eolica di altitudine, sono prove significative e reiterate della bontà del progetto, che è stato illustrato sulla stampa di ogni Paese: Scientific American, Nature, La Stampa, Il Sole 24 Ore sono solo alcune tra le centinaia di testate che hanno parlato del KiteGen, oltre alle numerose televisioni italiane, francesi, tedesche, svizzere, giapponesi, coreane, ecc.

Il progetto ha inoltre partecipato a numerosi bandi nazionali ed europei ottenendo valutazioni eccellenti ed è stato inoltre sostenuto dalla Commissione Europea, che ha finanziato la realizzazione di un generatore per uso a bordo delle navi (www.kitves.com).

La tecnologia KiteGen, che è nata e si è sviluppata in Piemonte, è tutelata da un patrimonio di 22 brevetti e per molti di questi 120 estensioni in tutto il mondo. Già nel 2006 KiteGen testava un prototipo funzionante da 40 kW nell’aeroporto di Casale Monferrato, generando energia con un ala in volo a circa 1000 metri di altezza e stabilendo un vantaggio di almeno 5 anni sui competitor più quotati a livello mondiale e costituendo oggi l’esperienza più avanzata su una frontiera potenzialmente determinante per l’intera umanità. Un esperienza che vorremmo, se le condizioni ce lo permetteranno, continuare a mantenere nel nostro Paese, trasformandola nel contributo italiano alla soluzione dei problemi energetici e climatici del mondo.

Valutazioni di CESI Ricerca sui sistemi KiteGen

Nell’ambito del programma di ricerca “Produzione di energia da fonte eolica con particolare riferimento ai sistemi offshore” CESI Ricerca (che attualmente ha assunto la denominazione ENEA – Ricerca sul Sistema Elettrico S.p.A., in forma breve ERSE S.p.A.) si è interessata al KiteGen fin dal 2008, incontrando anche il nostro team di Chieri.  A seguito di questo contatto i ricercatori del CESI hanno approfondito la tematica dell’eolico d’alta quota ed in particolare del KiteGen, giudicato il concetto più avanzato in un rapporto del 2009.  Recentemente i ricercatori del CESI hanno voluto aggiornarsi sullo stato dell’arte del KiteGen Stem visitando il test plant.  Che stiano per produrre un nuovo documento aggiornato? Se così fosse sarebbe veramente appropriato, considerato che la inedita tecnologia dell’eolico troposferico è in una tumultuosa evoluzione rendendo difficile per tutti gli interessati orientarsi fra le numerose proposte e l’affinamento della teoria sottesa.

KiteGen è più che convinta, pur essendo tra i pionieri, di aver stabilito lo stato dell’arte della tecnologia, con le due proposte Stem e Carousel. Ben venga un ente prestigioso di ricerca sul sistema elettrico come il CESI, che potrebbe trovare una metodologia oggettiva di valutazione come bussola di orientamento.

L’ambito tecnologico dell’eolico troposferico è molto articolato e pieno di sorprese migliorative ma poco intuitive. Per esempio il KiteGen Carousel e stato inizialmente descritto, nei lavori di tesi e dottorato, con delle ipotesi operative incomplete o molto semplificate, le opportunità che il concetto evidenzia affinandone la comprensione e l’analisi continuano a migliorarne le prestazioni attese.

Nel frattempo riportiamo un’elaborazione di Stefano Cianchetta sulla base di alcuni dei dati più significativi riportati nello studio. Le velocità medie rilevate durante le campagne di misurazione sono estremamente interessanti benchè le più ventose località del sud non siano incluse per insufficienza dei dati e le quote non siano elevatissime.  Si ricordi che la potenza del vento è proporzionale al cubo della velocità.

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