Category: KiteGen

Questione dei finanziamenti HAWP

E’ stata posta di frequente la questione dei finanziamenti alla R&D nel settore dell’eolico troposferico. Secondo alcuni, ingenti investimenti pubblici e privati, paragonabili a quelli  profusi in tecnologie come la fusione nucleare, sono stati assorbiti dal settore senza portare ancora nulla sul mercato.

Premettendo che, come si può evincere, ad esempio, da documenti rilasciati dalla world nuclear association http://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/nuclear-fusion-power.aspx , il programma di ricerca della fusione nucleare prevede investimenti dell’ordine delle migliaia di miliardi di $ e che, ad oggi, sono state già state spese alcune centinaia di miliardi di $, KiteGen dichiara che il costo totale delle proprie attività nel campo dell’eolico troposferico ammontano a circa 12 mln € a tutto il 2015 approssimativamente ripartiti come segue:

  • Sviluppo e mantenimento proprietà intellettuale: € 3 mln
  • R&D, reclutamento e formazione: € 4 mln
  • Promozione, disseminazione: 560k€
  • Ricerca applicata ed industriale, materiali e consulenze: €4,5 mln

Tali risorse sono state derivate da:

  • Progetti finanziati e cofinanziati pubblici italiani: € 670 k€
  • Progetti finanziati e cofinanziati pubblici europei: € 650 k€ (5M€ di valore totale del progetto)
  • Soci ed Investitori privati € 11 mln

Infine, in merito a bandi e progetti pubblici regionali e nazionali finanziati e cofinanziati, cui KiteGen ha partecipato presentando progetti inerenti all’eolico troposferico e che sono stati ammessi al finanziamento e posti al vertice nelle apposite classifiche, Risulta che KiteGen, su un totale di circa 78 mln, ad oggi ha visto (parzialmente) erogati € 1,2 mln circa.

KiteGen come primo attore ha fatto nascere nel mondo numerose iniziative che si pongono in concorrenza con i concetti da essa brevettati. Per quanto riguarda questi supposti competitor stimiamo dalle informazioni rese pubbliche che le risorse pubbliche e private investite (e in una certa misura disperse) nel campo dell’eolico troposferico dai principali soggetti quali Makani, SkySails, Kite Power Systems, NTS, siano dell’ordine dei 100 milioni di €. Anche ipotizzando cifre molto maggiori il confronto con la fusione nucleare o con le migliaia di miliardi di $ investiti nei programmi di Green Energy (fotovoltaico, eolico, maree etc) è in ogni caso improprio ed inammissibile.

KiteGen è sempre pronta a dimostrare, nell’ambito di diligence tecniche condotte da soggetti qualificati, di aver investito con grande successo il proprio impegno raggiunto tutti i propri milestones e portato proprio quest’anno la tecnologia KiteGen a livello di TRL 8 (https://en.wikipedia.org/wiki/Technology_readiness_level), nonché di aver calcolato con affidabilità  il costo per il raggiungimento del TRL9 (la tecnologia nella forma finale)  un importo relativamente  modesto ed una tantum, che include la conclusione dell’industrializzazione, il proseguimento del teaming up, la formazione professionale, l’implementazione delle subforniture specializzate, la qualificazione, la prima ottimizzazione produttiva e finalmente la produzione in serie dei generatori di qualità e dimensione industriale e ben funzionanti. Questo importo definito modesto è dell’ordine del centinaio di milioni, direttamente comparabile con le centinaia di miliardi spesi dagli italiani per il fotovoltaico, ma con il risultato di implementare una fonte che si autoalimenta ed autosostiene economicamente.

Questi ultimi progredendo poi con le proprie risorse, e forti del giacimento ricco ed illimitato di energia a cui si rivolgono, affiancherebbero e poi sostituirebbero tutta la produzione NFER attuale di circa 38 TWh in 5 anni creando solo per iniziare 100mila posti di lavoro veri, ed ancor prima è prevedibile che si scateni un clima di irrefrenabile ottimismo economico e sociale.

La completa ed autonoma comprensione del KiteGen della sua tecnologia e delle sue potenzialità  purtroppo sembra esclusivamente riservata ad una ristrettissima elite di tecnici/scienziati che già hanno realizzato qualcosa di notevole e reale nella propria vita. Per esperienza confidiamo però che il capitolo della la formazione specifica possa fornire al progetto ed in tempi brevi la massa critica necessaria per implementare l’iniziativa industriale. KiteGen, quale “first mover”, ha prodotto pionieristicamente la conoscenza e il saper fare ed ha già formato nel tempo e con i propri mezzi un centinaio di docenti, Phd, ingegneri e professionisti con provenienza internazionale, con alterni esiti tra i quali lo stimolo per la nascita delle principali iniziative in competizione a KiteGen stessa, sorvolando benevolente sull’atteggiamento umano poco corretto, resta l’orgoglio tutto intellettuale di aver lanciato i semi dell’unica possibile fonte di energia abbondante e sostenibile per il futuro dell’umanità.

KiteGen è nella 100 ones to watch list di Cleantech

Il 25/1/2016 Cleantech Group ha pubblicato la annuale lista delle aziende innovative più interessanti del 2015 nel settore clean technologies, selezionate da un panel di esperti provenienti dalle maggiori aziende internazionali. KiteGen è presente nella categoria 100 Ones to Watch, un sottoinsieme che i selezionatori seguono con particolare attenzione.


Quest’anno la shortlist di 323 società è stata selezionata a partire da 6900 candidati in base ai tre criteri seguenti: innovazione, mercato e capacità di realizzazione.
E’da notare che KiteGen è l’unica azienda italiana presente nella lista, come preannunciato dal report pubblicato da Italian Council of Innovation, da cui risulta che KiteGen è l’azienda italiana che vanta il maggior numero di brevetti nella categoria Renewable Energy Generation (nel report sono citati 14 brevetti capostipite ma tale numero è riferito al 2013, nel frattempo sono aumentati a 18 che estesi internazionalmente diventano circa 3000) piazzandosi sopra ad ENI e Fiat. Ciò rappresenta per KiteGen una conferma della bontà del percorso intrapreso, mirante a sviluppare una proprietà intellettuale che oggi consente di operare liberamente sui concetti di eolico troposferico. Un percorso che è stato da più parti criticato sostenendo l’inutilità del lavoro di brevettazione, in particolare questa mentalità è peculiare dell’Italia, sia in ambiente accademico che imprenditoriale, salvo poi dover constatare che l’Italia è pressocché assente da quello che è il panorama dell’innovazione così come è rappresentato dalle organizzazioni che si propongono di investire per realizzarlo.

La prima Power Wing

Il primo esemplare di Power Wing, un’ala espressamente progettata per la produzione di energia, è finalmente uscito dai laboratori KiteGen e ve lo mostriamo in anteprima.

La disponibilità di un’ala di potenza è il principale fattore abilitante per la produzione massiva di energia a basso costo da eolico troposferico.   I kite sportivi sono realizzati in materiali molto leggeri ma non sono pensati per produrre grandi potenze. Il concetto di ala di potenza non è mai esistito sul mercato fino ad oggi e tutti gli attori del settore eolico troposferico, dopo aver sperimentato con successo la produzione di energia fino a poche decine di kW da kite sportivi (per prima KiteGen già nel 2006 – vedi rassegna video riportata sotto), si sono trovati di fronte alla difficile scelta tra sviluppare un sistema di piccola potenza, magari mobile, per adattarsi alla disponibilità di kite da poche decine di kW, oppure progettare un’ala efficiente, leggera ma resistente in grado di resistere ai megawatt.   Questo dilemma ha ovviamente toccato anche KiteGen la quale ha effettuato la seconda scelta, che ci è apparsa obbligata poichè rinunciare alla power wing avrebbe significato auto relegarsi in una nicchia di sistemi di piccola taglia. Essendo il fattore di scala fondamentale nell’eolico troposferico,  i sistemi di piccola taglia producono energia costosa e con poca speranza di competere, data la novità, con le fonti rinnovabili già presenti sul mercato ed ampiamente collaudate.  La principale ragione dell’allungamento del time to market dei primi sistemi eolici troposferici è la perseveranza con cui molti progetti hanno stabilito una roadmap nella quale la commercializzazione del sistema di piccola taglia deve precedere, e magari finanziare, la messa a punto del sistema di grande taglia lasciando solo KiteGen ad impegnarsi sulle power wing con l’estrema difficoltà di trovare competenze e collaborazioni su una tematica disconosciuta dagli altri concorrenti.    La power wing di KiteGen rappresenta dunque il salto di qualità del settore eolico troposferico, dalla sperimentazione limitata a prototipi di bassa potenza all’abilitazione di nuovi  generatori della classe del megawatt e, grazie al design modulare o, più semplicemente, al concetto di kite wind farm, scalare alla classe dei gigawatt ovvero competere nel più ampio segmento del mercato dell’energia.   La scelta del segmento di mercato in cui l’eolico troposferico dovrebbe posizionarsi non è rilevante solo ai fini economici ma anche dal punto di vista del potenziale in termini di apporto al contrasto del cambiamento climatico e all’impoverimento energetico che sta facendo peggiorare la crisi economica e sociale in gran parte del pianeta stimolando l’accesso a risorse sempre più “sporche” come il carbone e lo shale.  I sistemi di piccola taglia saranno limitati a nicchie di mercato e daranno contributi limitati alle problematiche sociali e ambientali, il paragone di fatturato ed energia prodotta tra i settori micro e minieolico ed il settore eolico di grande taglia è esplicativo.   L’ala di potenza è  dunque una problematica ineludibile e KiteGen l’ha affrontata ottenendo un primo importante successo che ha richiesto tempo e risorse. Inizialmente lo sforzo è stato rivolto a sistemare la proprietà intellettuale con diversi brevetti che descrivono le caratteristiche fondamentali ed i sistemi ausiliari.  Successivamente ci si è focalizzati sulla progettazione mettendo in campo i più riconosciuti tool di calcolo fluidodinamico su potenti sistemi di calcolo parallelo. Parallelamente sono stati selezionati i materiali ed i compositi più adatti ed infine si è investito su un impianto industriale in grado di coprire tutta la filiera dal procurement dei materiali al prodotto finito.  Una linea robotizzata ha consentito la produzione di 20 tonnellate di stampi utilizzati per il confezionamento e la cottura dei conci in composito.  Anche la produzione degli accessori (alettoni e bulbi) avviene mediante robot mentre tutti gli assemblaggi e le lavorazioni sono labour intensive e coinvolgono personale attento e specializzato.  Il risultato, come si può osservare dalla foto ha le dimensioni dell’ala di un grande aereo di linea ma è leggero e semirigido.  L’ala è formata da 9 conci rigidi in composito incernierati tra loro da giunti flessibili grazie ai quali può facilmente cambiare configurazione per variare la portanza.

Molti lettori impazienti di novità sul KiteGen e spesso delusi dalla mancanza di nuovi filmati di voli con kite da sport (prodotti invece abbondantemente dai nostri competitori come si evince dalla  rassegna in fondo)  potranno finalmente comprendere che il tempo intercorso dalla presentazione degli ultimi filmati non è trascorso nell’inattività ma, al contrario, ha portato alla certezza di poter produrre grandi potenze da eolico troposferico.   La strada verso il raffinamento e l’ottimizzazione delle ali di potenza potrà essere paragonata a quella percorsa dalle pale delle turbine eoliche (anch’esse delle ali peraltro) con ingenti risorse impegnate nella ricerca e sviluppo e numerose università e aziende coinvolte ma la strada verso macchine eoliche troposferiche della classe del MW è definitivamente tracciata.

Rassegna di filmati riguardanti produzione di energia eolica d’alta quota.

KiteGen è stata la prima nel 2006 a produrre energia da uno sport kite con cicli pumping kite groundgen (la produzione di energia avviene a terra).  Come si può verificare esaminando i video la stessa configurazione è ripetuta da numerosi attori del settore.  Alcuni, come Makani, in seguito sono passati ad altre configurazioni (flygen: la produzione di energia avviene in volo) per evitare di violare i diritti brevettuali sul concetto, la cui priorità è stata riconosciuta a KiteGen

Audizione parlamentare di KiteGen Resarch sulla Green Economy


Il 21-03-2014 si è tenuta l’Audizione di KiteGen Resarch presso le commissioni riunite Attività Produttive ed Ambiente della Camera dei Deputati nell’ambito del programma di audizioni dedicato alla Green Economy.

click qui per ascoltare l’audio dell’intervento

Di seguito riportiamo il testo integrale del documento presentato alla commissione.

Grazie Presidente, Onorevoli Deputati,

Al netto delle problematiche di tipo ambientale, l’accesso a fonti energetiche a basso costo è fondamentale nello sviluppo socio-economico. Il contenuto energetico – diretto ed indiretto, quello che si suol dire Emergy o energia incorporata – di ogni bene e servizio prodotto, distribuito e commercializzato è spesso tale da determinarne il prezzo di vendita quindi, a parità di reddito, l’aumento o la contrazione della domanda.
L’energia è inoltre un bene solo assai limitatamente sostituibile (dalla tecnologia principalmente) quindi sfugge alle logiche economiche basate sulla dinamica prezzo/sostituzione. All’ampia disponibilità di energia a basso costo ha seguito il tumultuoso periodo di crescita economica e di sviluppo umano registrato nel dopoguerra, così come la perdurante crisi odierna, tanto più evidente in paesi come il nostro, pressoché privi di risorse energetiche, è ricollegabile all’alto livello dei prezzi delle risorse energetiche. Alto livello raggiunto per ragioni strutturalmente inerenti alla riduzione di disponibilità di risorse energetiche facili da estrarre ed alla necessità di ingenti investimenti per intraprendere lo sfruttamento di risorse meno accessibili. Tale considerazione ci fa affermare che se anche la riduzione del prezzo dell’energia dovuto alla distruzione della domanda conseguente alla crisi dovesse stimolare una nuova, timida, ripresa, l’effetto dell’aumento di domanda energetica dovuto a quest’ultima non tarderebbe ad intervenire, vanificando ogni progresso. Ed è vano, in tale contesto, invocare quelle misure anticicliche di intervento pubblico poiché le risorse per dette misure dovranno essere attinte da un futuro sviluppo economico che non avrà luogo per le premesse descritte, risolvendosi in un mero aumento del debito la cui probabilità di rientro diminuisce progressivamente.
Se consideriamo la sfera economica ricompresa nel più ampio contesto eco-ambientale e poniamo la nostra attenzione sui principali problemi che il genere umano si trova a fronteggiare e che sono di una tale gravità da metterne, per la prima volta nella storia, a repentaglio l’esistenza, problemi quali acqua, cambiamenti climatici, rifiuti, povertà e malnutrizione, sviluppo e dignità umana, possiamo affermare che, per ciascuno di questi, esiste una soluzione legata alla piena disponibilità di energia pulita a basso costo. Lo sviluppo della green economy risulta quindi non solo un’opzione ma anche una necessità per il rilancio dell’economia, a condizione tuttavia che le nuove tecnologie di generazione (da fonte rinnovabile) siano intrinsecamente (ancorché anche solo potenzialmente), “vantaggiose” da un punto di vista sia economico che energetico, diversamente risulteranno inabili a contrastare tale tendenza e, ove sovvenzionate, rappresenteranno un mero costo per la collettività, come già argomentato.
Il recente rapporto di Assoelettrica (1) evidenzia come dal 2012 al 2013 la riduzione della produzione termoelettrica si attesti intorno ai -28,8 TWh di cui 10,4 imputabili al calo della domanda e 18,4 alla sostituzione con fonti rinnovabili. Ai prezzi correnti del gas, approssimativamente 0,3 euro per metro cubo, il combustibile per produrre tale quantità di energia sarebbe costato circa 1,1 mld di euro. Il quinto conto energia si è chiuso al raggiungimento dei 6,7 mld di sussidio annuo che, ripartito sui 22.146 MWh di energia prodotta dagli impianti fotovoltaici, produce un costo medio di 300 euro MWh ovvero la sostituzione del termoelettrico con il fotovoltaico nel 2013 è costata 5,56 mld di euro di oneri di sistema ridistribuiti sulle bollette degli italiani facendo sì che il vantaggio della riduzione del PUN, sceso a 65 euro/MWh non abbia alcun effetto sul costo dell’energia alla distribuzione.
Questi 4,46 mld di euro di maggiori costi, detratto il combustibile risparmiato, dovrebbero rappresentare il vantaggio ambientale, che non siamo in grado di calcolare con esattezza ma che si realizzerà durante l’intero ciclo di vita degli impianti mentre il carbone utilizzato per produrre i pannelli, in massima parte cinesi, è stato già bruciato arrecando un danno immediato che ci proponiamo di sanare nei prossimi 20 anni. Peraltro non siamo gli unici a criticare il meccanismo dei sussidi, i tedeschi dell’Institute for Energy Research hanno pubblicato un report (3) in cui, sulla base dei dati relativi all’ampia esperienza tedesca, argomentano che ‘Il principale meccanismo di supporto alle energie rinnovabili, basato sulle tariffe feed-in, in fatti, impone alti costi senza produrre alcuno dei supposti benefici sulle emissioni, l’occupazione, la sicurezza energetica o l’innovazione tecnologica’.
In particolare sull’ultimo supposto beneficio, essendo in prima linea sul fronte dell’innovazione tecnologica, ci troviamo particolarmente d’accordo nel sottolineare come il meccanismo del conto energia abbia stimolato non già la ricerca di soluzioni più avanzate e sostenibili nell’ambito delle tecnologie rinnovabili ma abbia cristallizzato quelle tecnologie ancora immature ma già profittevoli tenendo conto dell’incentivo, sterilizzandone di fatto ogni progresso e spostando gli investimenti dalla necessaria ricerca e sviluppo alla produzione di massa di sistemi che, non reggendosi su basi economiche sostenibili, hanno perso ogni attrattiva quando i principali paesi contributori, tra cui l’Italia, hanno rallentato le sovvenzioni; come dimostra la lunga catena di fallimenti delle aziende solari in Europa, America ed ora anche Cina.
Ci avete interpellato per conoscere la nostra posizione in merito alla Green Economy e sentiamo il dovere e l’enorme responsabilità di rispondere adeguatamente, non solo denunciando ciò che, a nostro avviso, per citare il punto 7 del programma della presente indagine costituisce un “profilo problematico del modello di sviluppo green economy”. Siamo qui per affermare che Il giacimento di energia pulita a basso costo è sempre esistito, si dispiega su di noi sotto forma di immense quantità di energia solare trasformata in nobile energia meccanica mediante il più grande “pannello solare” a nostra disposizione: l’atmosfera terrestre. Un pannello che può essere definito fotocinetico anziché fotovoltaico, sempre pronto all’uso e manutenuto gratuitamente dalla natura. La rivista Nature Climate Change (2) nel settembre 2012 stimava la potenza estraibile dal vento troposferico, senza apprezzabili modifiche climatologiche, in valori prossimi a 1800 TW, ovvero più di cento (100) volte, in termini di flusso energetico, l’attuale fabbisogno di energia primaria dell’intera umanità (stimato in circa 16-18 TW).
Sulla sola Italia fluisce una potenza totale intorno ai 100 TW. Ipotizzando di riuscire ad estrarre e rendere disponibile lo 0.1% continuo (100 GW) da tale giacimento, l’energia ottenibile corrisponderebbe ad oltre 800 TWh all’anno, valore equivalente ad una produzione netta di ricchezza endogena stimabile in 60 miliardi di euro l’anno (cifra analoga alla bolletta energetica italiana).
La maggior parte di questa risorsa è presente ad altezze dal suolo superiori ai 500-1000 m, ove l’effetto frenante dell’orografia è meno importante, tuttavia le tradizionali turbine eoliche non sono in grado di raggiungere tali altitudini e, pertanto, accedono solo alla parte meno conveniente della risorsa. Il recente sviluppo di tecnologie che possiamo considerare abilitanti o “enablers” per lo sfruttamento del giacimento eolico di alta quota, come i materiali polimerici ultra resistenti, le tecnologie dei compositi e la riduzione del costo del supercalcolo parallelo ci hanno consentito di sviluppare un ampio insieme di brevetti sul concetto KiteGen eolico d’alta quota e di avviare lo sviluppo industriale di questa tecnologia che consentirà di sfruttare l’immenso giacimento fornendo finalmente l’energia pulita a basso costo di cui abbiamo ravvisato l’indispensabilità ai fini dell’opportunità di ‘un’economia verde per uscire dalla crisi’.
Nell’ambito di un importante accordo con una società Saudita, siamo impegnati in un programma che prevede entro il 2014 di installare i primi impianti KiteGen e di raggiungere, entro il 2017 il traguardo del costo di produzione dell’energia di 10 euro/ MWh.
D’altro canto il detenere la priorità sui più rilevanti concetti relativi all’eolico d’alta quota comporta una pesante responsabilità in carico a KiteGen stessa e soprattutto al sistema Italia poiché i brevetti hanno scoraggiato gli investimenti anche di possibili competitori, precludendo il diritto di sfruttamento in quanto esclusiva di KiteGen, e sottraendo al mondo la via maestra per trovare rapidamente la soluzione alla crisi economica globale.
E’ dunque necessario agire in fretta, anche da parte delle istituzioni, per non vanificare i nostri sforzi nel mantenere italiana la tecnologia KiteGen. Era infatti nostra convinzione che, per l’importanza degli obbiettivi prefissati, le risorse impiegate nel progetto dovessero essere pubbliche, consentendo la più ampia democrazia ed equità nella distribuzione dei successivi frutti. Tuttavia, nonostante la partecipazione e l’ammissione al finanziamento su numerosi bandi di ricerca, le risorse pubbliche destinate al progetto non sono state mai erogate, spingendoci pertanto a ricorrere al mercato, abilitandone così una possibile futura appropriazione dei diritti di sfruttamento senza che il Paese ne abbia alcun beneficio diretto.
Siamo a chiederVi quindi il riconoscimento quale fonte rinnovabile di importanza strategica del vento troposferico e delle tecnologie, completamente italiane, che ne abilitano lo sfruttamento, mettendo queste in condizioni di parità con le altre FER.
Il percorso a nostro parere più corretto per rispondere a questa richiesta d’aiuto, perché tale è, passa per l’istituzione di una commissione tecnica, o di analogo organo istituzionale, che si avvalga delle migliori ed indipendenti competenze presenti negli enti di ricerca e negli altri soggetti che svolgono compiti strategici nel campo dell’energia, e che possa finalmente verificare ed affermare con autorità ciò che noi sappiamo già da alcuni anni, ovvero che il vento troposferico è l’unico giacimento energetico in grado di svolgere il ruolo di contrasto alla crisi energetica, economica ed ambientale assegnato alla green economy e che le conoscenze accumulate, e riconosciute dalla priorità dei nostri brevetti, in merito alle relative modalità di sfruttamento sono da considerarsi di interesse strategico per il Paese.

KiteGen in cifre
· Anno di avvio del progetto 2003
· Oltre 20 tesi di laurea dedicate, di cui una di dottorato assegnataria dell’ENI Award nel 2010
· Più di 40 brevetti “padre” registrati e riconosciuti in più di 150 Paesi del mondo ed un investimento sostenuto per la tutela del patrimonio intellettuale intorno a 2,5 Milioni di euro.
· Oltre 80 azionisti di varia natura e dimensione e sostenitori in tutto il mondo
· Numerosi premi e riconoscimenti (WREC Award 2006, tra i 20 progetti più innovativi nel Vertice di Copenhagen sul clima del 2009, chiamato a rappresentante l’“Italia degli innovatori” presso l’Expo di Shanghai 2010, etc.)
· Test di un prototipo da 30 kW nel 2006
· Test di un prototipo da 3 MW nel 2012
· Attività e costi sostenuti per la realizzazione del progetto ad oggi per un totale di circa 10 milioni di euro, di cui circa il 95% da risorse private ed il resto da fondi comunitari per R&S.
· Attività di sviluppo ed industrializzazione in corso c/o il nuovo stabilimento di S. Mauro Torinese, (1800 mq di uffici ed 8000 mq di officina) da parte di una trentina tra dipendenti e collaboratori.
· Programma di industrializzazione in corso, in collaborazione con Saudi Arabian Basic Industries Company (SABIC), finalizzato a fornire l’energia necessaria per il funzionamento del più grandeimpianto del mondo di cattura della CO2, per conto della Jubail United Petrochemical Company.

(1) http://www.assoelettrica.it/wp-content/uploads/2014/01/I-principali-dati-congiunturali-del-settoreelettrico-
italiano-1y14gennaio-dicembre2013.pdf

(2) http://www.nature.com/nclimate/journal/vaop/ncurrent/full/nclimate1683.html
(3) http://www.instituteforenergyresearch.org/germany/Germany_Study_-_FINAL.pdf

Sistemi di controllo

Il seminar che proponiamo oggi inquadra la tematica dei controlli automatici aggiungendo dettagli sul sistema basato sui supercondensatori progettato per eliminare l’intermittenza della produzione di energia elettrica dovuta al ciclo yo-yo caratteristico del KiteGen Stem, che prevede una fase attiva di generazione ed una fase passiva in cui una piccola percentuale dell’energia prodotta viene utilizzata per riportare l’ala alla quota minima.

Kitegen yoyo/stem e KiteGen carosello. Rapporto fra la velocità e la forza nella conversione energetica.

Scritto da Mario Marchitti
Il KiteGen è stato concepito in due configurazioni, lo yoyo o stem, ora in fase di avanzata realizzazione
a Sommariva Perno, e, originariamente, nella configurazione tipo carosello i cui rendering sono qui raffigurati.
Dal punto di vista della conversione energetica c’è una sostanziale differenza nella modalità di operare dell’aquilone o profilo alare, a seconda della tipologia del KiteGen, e questa differenza si riflette nei dimensionamenti di alcuni organi fondamentali.
In entrambe le configurazioni la navigazione al traverso dell’ala genera le forze aerodinamiche, di portanza e resistenza, utili per la conversione dell’energia eolica in energia meccanica e quindi elettrica.
Però nello yoyo o stem, l’ala si sposta anche lungo la direzione dei cavi che lo ancorano a terra ai generatori [1], con una importante componente nella direzione del vento vero, ed è proprio questa velocità e forza che si trasmettono lungo i cavi collegati a degli argani solidali ai generatori;
i cavi vengono quindi svolti, mettendo in rotazione i generatori. Mentre, nell’altro caso del carosello, la velocità e la forza utili sono circa allineate alla direzione dello spostamento al traverso che segue l’aquilone, e non c’è lo svolgimento dei cavi per produrre energia [1], perché, in questo caso, le forze aerodinamiche trascinano in rotazione un anello a cui sono collegati dei generatori.
In effetti, per quanto riguarda la modalità della conversione della potenza del fluido, la torre eolica tradizionale è più simile al carosello che non allo stem [2], perché anche nella torre eolica la forza utile è nella stessa direzione della velocità al traverso della pala, che non svolge dei cavi, ma trascina in rotazione il generatore al mozzo della torre.
La potenza applicata per spostare un oggetto è fisicamente definita come il prodotto della forza applicata per la velocità di spostamento dell’oggetto; così pure, per un generatore collegato a un argano, la potenza erogata (a meno di perdite di efficienza) è data dal prodotto della forza che fa girare l’argano per la sua velocità di rotazione tangenziale (oppure dalla coppia applicata per la velocità angolare).
Ora, nel primo caso dello Stem, è la forza che predomina, mentre nel Carosello predomina la velocità. Pertanto nel sistema a carosello i generatori sono molto meno sollecitati rispetto a quelli dello Stem. Nello Stem la velocità di svolgimento dei cavi è una frazione della velocità del vento vero, che è molto inferiore alla velocità apparente o al traverso che genera le forze aerodinamiche; mentre nel carosello la velocità di trascinamento dei generatori è circa uguale alla velocità al traverso che è molto superiore a quella del vento vero. Il contrario succede per la forza. Un dettaglio numerico del confronto può essere effettuato esaminando le formule 15, 16 e 17 riportate nel paragrafo Crosswind Motion dell’articolo di Miles Loyd che possono essere applicate al KiteGen stem [3]; queste formule sono da confrontare con quelle che esprimono il kite-power-factor che si ottiene considerando lo schema a carosello kpf = Vk/Vw (Cl – Cd *Vk/Vw)√((1+Vk/Vw)^2).
Considerando che la velocità al traverso dell’aquilone è molto maggiore del vento vero, la precedente formula si può semplificare in kpf = Cd(E*Rv^2 – Rv^3), dove E è l’efficienza Cl/Cd , e Rv è il rapporto fra le velocità, Vk/Vw.
Dalla formula 15 dell’articolo di Loyd si può ricavare il rapporto ottimale fra la velocità di srotolamento dei cavi dell’aquilone dello stem, Vk, e quello del vento vero atmosferico Vw, che è di 1/3. Cioè in presenza di un vento di 10 m/s si ottiene la massima potenza dallo stem con una velocità di srotolamento di 3.33 m/s. [NdR KiteGen comunque riconosce valida la formulazione di Loyd solo in un range limitato di velocità del vento, ovvero dal Cut In fino al raggiungimento della forza nominale della catena cinematica, dopo di che la formulazione cambia drasticamente a tutto vantaggio della produttività complessiva].
Nel caso del KiteGen Carousel invece, la velocità che occorre considerare nella produzione di energia è quella al traverso dell’aquilone, che, nel caso ottimale (supponendo un’efficienza pari a 10), è nel rapporto di 6.66 a 1 rispetto al vento vero (questo valore si ottiene derivando rispetto a Rv la formula semplificata del kpf e calcolando il valore di Rv che annulla la derivata).
Quindi, ipotizzando un vento vero di 10m/s, si ottiene la massima potenza con una velocità al traverso dell’aquilone di 66 m/s. A parità di kite-power-factor, cioè della potenza specifica generata dai due sistemi, il rapporto fra le velocità di generazione fra lo stem e il carosello è quindi di 3.3/66, cioè nel carosello la forza è trasmessa al generatore con una velocità 20 volte maggiore, pertanto il rapporto fra le rispettive forze deve essere inverso, cioè ai generatori dello carosello si trasmettono forze 20 volte inferiori.
Il dimensionamento degli organi di un argano-generatore, e quindi il loro costo, è determinato principalmente dalle forze applicate e secondariamente dalla loro velocità di rotazione, pertanto le precedenti osservazioni dovrebbero orientare alla scelta della configurazione a carosello, come più efficiente ed economica. Qui però intervengono anche altre valutazioni nelle scelte progettuali; perché va osservato che un KiteGen carosello non può scendere sotto una certa taglia, che è di qualche centinaio di metri di diametro dell’anello, mentre il KiteGen Stem può essere realizzato anche per potenze molto limitate, come del resto è il Mobile Gen, una versione di potenza ridotta, installata su un piccolo autocarro, quindi anche trasportabile. Va comunque detto che l’attuale stem, in costruzione a Sommariva Perno, oltre a rappresentare il prototipo di un impianto produttivo di alcuni MW, rappresenta anche una “palestra” per lo sviluppo delle tecnologie, che poi potranno trovare applicazione in un progetto ben più ambizioso, e più efficiente, come il KiteGen Carousel.
Note:
[1] In effetti anche l’aquilone del carosello si sposta lungo la direzione dei cavi, per due motivi: per “coprire” in modo ottimale l’area utile di estrazione dell’energia (vedi anche la nota successiva), e anche per superare i due “punti morti”, cioè quando l’aquilone deve cambiare la direzione o le mura del traverso.
[2] La formula del kite-power-factor si applica anche alla pala di una torre eolica tradizionale che, al pari dell’aquilone del KiteGen, è assimilabile a un profilo alare. La formula di per sé non indica un limite superiore di potenza estraibile da un profilo, perché nella formula la potenza è funzione principalmente dell’efficienza del profilo. Occorre però tenere presente che i sistemi per l’estrazione dell’energia eolica intercettano il fluido su un fronte, o tubo di flusso, limitato; quindi è possibile estrarre al più la potenza contenuta nel tubo di flusso. Nella torre eolica il fronte vento o superficie utile è quella che viene spazzata dalla rotazione della pala, che ha una lunghezza di 30-60 metri per le torri più potenti, mentre nel KiteGen il “raggio” con cui opera l’aquilone è assimilabile alla lunghezza dei cavi, che possono arrivare a mille metri e più, quindi con una superficie utile di centinaia di volte superiore a quella di una torre tradizionale. Occorre anche aggiungere che la potenza estraibile è anche funzione della velocità del vento vero al cubo, e questa, alla quota in cui opera attualmente il KiteGen Stem, di 500-1000 metri, è circa doppia di quella presente alle quote in cui opera una torre eolica, pertanto quest’altro aspetto va a moltiplicare per circa otto volte la potenza estraibile.
[3] Il documento di Loyd prende in considerazione l’energia aerodinamica estraibile da un profilo, però il dispositivo di conversione proposto dallo stesso autore è radicalmente differente sia dal KiteGen Stem sia dal KiteGen Carousel. Loyd, come soluzione progettuale, propone di installare i generatori direttamente sull’aquilone o profilo alare, quindi sono generatori che vengono trasportati in volo: una soluzione poco efficiente, pericolosa, e difficilmente scalabile per potenze oltre qualche decina di kW.

Ulteriori dettagli ai link.

http://kitegen.com/tecnologia-2/kite-gen-carousel/

http://kitegen.com/tecnologia-2/stem/

NB. Nel rendering del Carousel per consentirne la raffigurazione d’insieme,  non sono rispettate le proporzioni di progetto tra bracci, cavi e vele

Seminar: Struttura e componenti del KiteGen Stem

Il post sulle funzioni dello stem ha animato diverse discussioni tecniche sulla nostra lista pubblica kitegen . Il seminar che proponiamo oggi inquadra la tematica aggiungendo dettagli sulle altre componentistiche elettriche e meccaniche correlate, tra le quali i sensori, la struttura igloo, gli alternomotori.

Le sette funzioni dello Stem

Lo Stem, letteralmente “Stelo” è il componente più appariscente del Kitegen  in configurazione yo-yo, tanto che l’intera macchina viene denominata Stem.

E’un braccio robotico sensorizzato realizzato in materiali leggeri (alluminio o fibra di carbonio) montato su una torretta rotante vincolata alla struttura portante (igloo o cupola) mediante una ralla.

Sebbene molte soluzioni adottate nei vari progetti di eolico d’alta quota (compreso il nostro prototipo mobilgen) non prevedano un braccio robotico di tali dimensioni (circa 20 m) lo stem non è certamente un elemento decorativo ma implementa ben 7 funzionalità della macchina:

1) La grande maggioranza dei fallimenti nei decolli (kite-crash) o nelle manovre di volo avviene a bassa quota.  Lo stem consente di operare sempre con la vela posta ad una quota opportunamente lontana dal suolo; inoltre il vento presente a 15-20 m di altezza sul terreno è sempre più intenso che al suolo, quindi la vela a quell’altezza ha maggiore probabilità di trovare il vento con la velocità sufficiente per il decollo.

2) il movimento ed i gradi di libertà del braccio robotico stem consentono di effettuare delle rapide manovre che generano un vento apparante sufficiente per far alzare la vela in volo anche in caso di venti molto deboli.

3) Lo stem consente ai cavi in uscita dagli alternomotori e dagli argani di rimanere allineati per molti metri riducendo la fatica e le vibrazioni su questi componenti

4) lungo lo stelo sono posti i sensori capaci di inviare alla centrale di controllo le informazioni sulle deformazioni meccaniche in atto e la posizione del braccio.  In particolare sono presenti 9 nanogauge (sensori di deformazione) e gli encoder che misurano gli angoli di rotazione del braccio rispetto al piano orizzontale e verticale

5) Quando la vela è investita  da raffiche lo stem è il primo componente cui viene trasmessa la forza impressa dalla raffica mediante i cavi.  I sensori di deformazione inviano le informazioni alla centrale di controllo che, qualora si rilevino raffiche troppo intense, è in grado di rispondere adeguatamente con manovre atte ad allontanare la vela dalla finestra di potenza riducendo la sollecitazione meccanica.   Durante il tempo di elaborazione e reazione della centrale di controllo, che per quanto breve è non nullo, lo stem consente di assorbire la sollecitazione meccanica mediante una opportuna deformazione elastica, salvaguardando i componenti meccanici più delicati.

6)  lo stelo consente di supportare il compasso, che è una mano robotica montata sulla sua sommità, che aggiunge gradi di libertà alle manovre sui cavi e la vela.  In particolare le due “dita” (o baffi) del compasso divaricandosi mantengono separati i cavi durante le manovre e ne evitano gli intrecci (twisting)

7) Secondo l’orografia dei siti i venti possono variare la direzione prevalente più o meno rapidamente nel corso delle stagioni o anche nel corso di una stessa giornata. Lo stelo, ruotando in accordo con le direzioni dei venti, consente sempre di posizionare la vela secondo la finestra di massima potenza.

Su Canaleenergia il Piano Industriale KiteGen per Alcoa

Canaleenergia, testata specializzata del Gruppo Italia Energia,  ci segue regolarmente e pubblica oggi una intervista riguardante il piano industriale proposto da KiteGen per il salvataggio di Alcoa.

KiteGen incontra il Presidente della Regione Sardegna Cappellacci sulla vicenda ALCOA

Si è svolto ieri sera l’incontro tra la Regione Autonoma Della Sardegna e la rappresentanza di KiteGen Resarch guidata dal CEO Massimo Ippolito. La Regione Sardegna si è dichiarata interessata ad intraprendere il percorso proposto da Kitegen, che prevede il finanziamento con fondi per l’innovazione di una fase di sperimentazione della nuova tecnologia eolica d’alta quota sotto l’egida di un panel di esperti proposti dai soggetti interessati, tra i quali potrebbero esservi la Regione stessa, esponenti del mondo accademico, rappresentanti dei lavoratori, degli investitori interessati a rilevare gli stabilimenti di Portovesme, di utility o distributori di energia elettrica oppure di Alcoa stessa qualora decidesse di non vendere più. A fronte del buon esito della sperimentazione sarà avviata la costruzione di farm eoliche troposferiche per un totale di 600 MW, ovvero 200 unità kitegen stem da 3 MW, destinate ad alimentare il complesso di Portovesme fornendo energia elettrica ad un costo inferiore a 25 euro/MWh ritenuto competitivo da Alcoa.
La Regione Autonoma della Sardegna presenterà il progetto al tavolo del MInistero Sviluppo Economico dedicato alla vicenda Alcoa che si terrà a Roma domani 19 Settembre

Aggiornamento del 20 Settembre

10:31 - Per Alcoa ci sono state “di recente altre due nuove manifestazioni di interesse che giudichiamo di una certa importanza: sono da prendere in considerazione, ma è molto prematuro parlarne”. Queste le parole del sottosegretario allo Sviluppo, Claudio De Vincenti. Intanto Glencore si è presa del tempo per decidere, e nel frattempo, ha ribadito De Vincenti, “sappiamo che Klesch ha già presentato ad Alcoa la richiesta di riaprire il negoziato”.

Governatore Sardegna: “Interesse da società cinese e di Torino”
I due nuovi gruppi interessati all’acquisto sono un’azienda torinese e una “grossa società cinese che avrebbe già richiesto di avere accesso alla data room”. Lo ha confermato il presidente della Regione Sardegna, Ugo Cappellacci, che invita però tutti alla prudenza. “Siamo ancora a una fase preliminare e di riservatezza e quindi non si conosce il nome dell’azienda”, ha spiega il governatore. Quanto alla società torinese, offre una nuova tecnologia per l’energia, “una cosa molto nuova che credo vada ancora testata – ha osservato Cappellacci – e non sia disponibile nell’immediato”.

da : http://www.tgcom24.mediaset.it/economia/articoli/1060950/alcoa-spuntano-altre-2-manifestazioni-interessegovernatore-sardegna-sono-cinesi-e-italiani.shtml

Contro il riscaldamento climatico, serve KiteGen?

Il 9 settembre è uscito NATURE CLIMATE CHANGE con l’articolo di Ken Caldeira, Kate Marvel, Ben Kravitz con la ulteriore conferma delle posizioni di KiteGen ed altre informazioni inedite di grande importanza. Il giorno sucessivo come logica conseguenza e atto dovuto abbiamo inviato le lettere al governo con la proposta di soluzione per ALCOA. Forse è stato un atto troppo fiducioso sulla immediata fruibilità del lavoro su NCC e della buona copertura informativa ottenuta. [breve video di Caldeira che introduce lo studio]

Contavamo sui contenuti presenti, carichi di significative informazioni, questo al fine di dare supporto alle nostre argomentazioni più economiche, pensavamo che il Ministro Passera saltasse dalla sedia dicendosi  “ecco la soluzione!” Invece i giornalisti gli attribuiscono un commento scettico.

Ora vediamo di rimediare analizzando in queste pagine il lavoro di Caldeira, Marvel e Kravitz magari a puntate, i commenti ben ragionati dei lettori sono graditi.

Questo Blog qui linkato è curato da un docente di fisica e matematica, Marco Pagani che per primo ha  individuato ed evidenziato un aspetto del lavoro su NCC che risulta essere una novità, forse un’ancora di salvezza di grandissima attualità relativamente al cambiamento climatico. Il presidio di geoingegneria più potente finora individuato per raffreddare in emergenza la temperatura del pianeta, benchè si speri ancora che non diventi imprescindibile doverlo adottare.

Stabilire invece la massima potenza estraibile senza disturbare il clima, ne nel bene ne nel male, deve essere un esercizio di valutazione condotto tramite un principio di precauzione, che si scontra inoltre con delle convinzioni ideali di ciascuno sul modello di società e di popolazione numericamente sostenibile. Secondo le pubblicazioni scientifiche precedenti e sostanzialmente confermato da questo ultimo paper, sull’Italia fluisce una potenza totale il cui ordine di grandezza è intorno i 100 TW. Questa sarà una discussione lunga e ricca di posizioni filosofiche contrapposte ma per ora completamente priva di significato poichè fin’ora questo giacimento di energia rinnovabile  è stato intercettato solo perr una frazione infinitesima.

Permettetemi di fissare ad 1 TW la massima potenza estraibile dall’Italia, ovvero un arbitrario 1% di ciò che fuisce naturalmente, per il piacere dei numeri tondi e per offrire una metafora significativa:    L’Arabia Saudita produce 12,5 milioni di barili di petrolio al giorno, 521000 barili all’ora, la potenza termica equivalente contenuta nel petrolio estratto è di circa 1 TW, ovvero, gigawatt più gigawatt meno, equivalente a ciò che ho ipotizzato si possa estrarre dal vento troposferico italiano pur limitando modifiche climatiche. Questa è grossa vero?, rifate pure i conti se non ci credete, sono abbastanza facili.

Anche di radiazione solare ne abbiamo così tanta, ma per raccoglierla servono i dispositivi dispiegati sul territorio, mentre per l’eolico il pannello fotovoltaicocinetico è l’atmosfera stessa, già naturalmente dispiegata e manutenuta ed il KiteGen è solo la presa di forza che colletta l’energia raccolta dall’atmosfera.

Vorrei evidenziare un ulteriore grafico che mostra in particolare il vantaggio dell’eolico troposferico.

La linea blu è quella attribuibile al KiteGen, la linea rossa è attribuibile alle turbine eoliche. L’asse verticale indica la dimensione della superficie che intercetta il vento, comparata con il rateo di estrazione di energia cinetica sulle ascisse.

KEE vs drag area graph

estrazione di energia cinetica rispetto all'area di drag

Per una estrazione di potenza di 480 TW ogni kilometro cubo presso tutta la superficie del pianeta deve avere una turbina eolica che intercetta un fronte vento di 10000 metri quadrati,  un ettaro, mentre per l’eolico troposferico sono sufficienti un equivalente di 23 metri quadrati per km cubo.

L’eolico troposferico, però, non si limita al km cubo vicino terra, ma nello studio sfrutta idealmente tutta l’atmosfera, quindi per precisare il calcolo dell’equivalenza di superficie dobbiamo moltiplicare i 23 metri quadrati per il numero di cubi sovrapposti, tipicamente 10, corrispondenti a tutta la troposfera.

Quindi un’ala che spazzola 230 metri quadrati in altitudine sarebbe equivalente ad una pala eolica che spazzola un fronte vento di un ettaro.

Abbiamo detto un’ala che spazzola una superficie, ma quanto deve essere grande l’ala?

Un metodo semplificato è di dividere l’area da spazzolare con l’efficienza aerodinamica della stessa, un’ala con efficienza 10 qundi potrà avere una superficie di 23 metri quadrati per equivalere ad una torre eolica da 2,5 MW che tipicamente spazzola un ettaro di vento.

L’interesse pratico e tecnologico è quello di ottenere la potenza desiderata in un compromesso ideale tra quota di lavoro e superficie, ed è per questo che abbiamo scelto con il KiteGen Stem di volare sotto i 2000 metri con ali fino a 150 metri di superficie.

la  fluidità dei dati e delle prestazioni del KiteGen, che dipendono fortemente da decisioni sulla configurazione, sull’ala, la quota ed ovviamente il vento sono uno degli aspetti che infastidiscono chi è abituato a specifiche precise, che invece di apprezzare la libertà di modulazione e le opportunità offerte vede con sospetto il progetto, forse anche qualche consulente del governo.

In questo recente exploit mediatico, come dicevo, è stato attribuito al Ministro Passera un molto generico commento di tipo scettico sulla tecnologia KiteGen, provo ad interpretare. Sembra che i politici non siano più in grado di ragionare autonomamente senza le lobbies che li incalzano perennemente. Chi non si è fatto la lobby resta escluso da ogni ragionamento ed opportunità anche se è a vantaggio del paese e della collettività.

Ma se fosse chiaro a tutti di avere l’equivalente di una Arabia Saudita all’interno del territorio nazionale, merita ancora farsi delle domande a livello di banchieri, executive, politici, ministri  sul particolare sistema di trivellazione per estrarre l’energia e di come si fà per realizzarlo?

No! per favore, è materia complessa fidatevi dei brevetti “granted” dei riconoscimenti e delle 12 proposte KiteGen in risposta a bandi nazionali e regionali per l’innovazione tecnologica, ammesse a finanziamento ma sfortunatamente sempre senza copertura.

Metteteci piuttoso in condizione di lavorare e lasciateci fare senza tali commenti che altrimenti dai guai non ci usciamo mai più.

KiteGen, la vicenda Alcoa e Nature Climate Change

By stekgr, 2012/09/10

Ieri è uscito Nature Climate Change con un articolo che finalmente ri-conferma l’immenso giacimento di energia rappresentato dal vento troposferico, l’Italia è sorvolata da un flusso dal quale si potrebbe facilmente estrarre 1 TW continuo di potenza, ovvero oltre 8000 TWh di energia annui.

I quali, trasformati prosaicamente in denaro, equivarrebbero ad una produzione netta di ricchezza puramente endogena all’interno del territorio italiano stimabile in 800 miliardi di euro l’anno….  13000 euro/anno procapite!!

Dovrebbe essere ovvio, quindi il legame di attualità tra Nature, Alcoa e KiteGen, in quanto si tratta di tanta energia e a basso costo.

Quale originario del Sulcis Iglesiente ci tenevo a condividere questa riflessione, e pubblicare le comunicazioni spedite da KiteGen agli organi governativi e non, impegnati in queste ore sulla questione Alcoa.

Se comprese, sarebbero una soluzione ai problemi endemici di lavoro ed occupazione della mia terra.

Se attuate, creerebbero le risorse ed il “giro” economico per favorire il ripristino ambientale dalle molte devastazioni e costituirebbero una vetrina di sostenibilità che gioverebbe all’immagine di questa bellissima terra. Mentre a livello nazionale, sgraverebbero la collettività da un’altro miliardo di euro come quello già elargito ad Alcoa negli ultimi 15 anni.

Mi scuso con i destinatari per pubblicare online tali lettere, potrebbe apparire una forzatura ma altre volte tali comunicazioni, sfortunatamente non ottengono riscontro.

Stefano

KiteGen – ALCOA, come atto di informazione dovuto ed irrinunciabile.pdf

Stabilimento Alcoa di Portovesme – interesse acquisizione.pdf

KiteGen su ecomagination

Ecomagination, web magazine di General Electrics, ha pubblicato un articolo sul Kitegen a firma di Mark Halper.  Buona lettura.

Seminar: il ciclo Yo-yo

Dopo una breve pausa estiva pubblichiamo su Kiteblog un nuovo seminar di KiteGen a cura dell’Ing.Andrea Papini. In questo capitolo è illustrato il ciclo yo-yo del Kitegen Stem.

Per visualizzare la presentazione potrebbe essere necessario installare Adobe Shockwawe
Author: Ing.A.Papini

Seminar: principi di funzionamento del KiteGen

Continua la pubblicazione dei seminar di KiteGen a cura dell’Ing.Andrea Papini. In questo capitolo è illustrato il principio di funzionamento del Kitegen Stem.

Per visualizzare la presentazione potrebbe essere necessario installare Adobe Shockwawe

Author: Ing.A.Papini

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.

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

II OPEN DAY KITEGEN


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 a soter@kitegen.com

011 9415745

348 0194810

OPEN DAY KiteGen

Domenica 13 maggio 2012 si terrà il Primo OPEN DAY Kitegen organizzato in collaborazione con SOTER, Società per la Transizione alle Energie Rinnovabili.
SOTER srl nasce nel 2011 unicamente per supportare il progetto Kitegen e riunisce già numerosi 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 modiale e l’importanza per l’ambiente e per il mondo della transizione alle energie rinnovabili e sono disposti a farsene carico personalmente.

Vi attendiamo per l’OPEN DAY, l’incontro si terrà nella sola mattinata con l’eventuale possibilità di proseguire l’incontro dalle 13 in poi A PRANZO per chi non farà rientro immediato nella propria sede. qui sotto trovate il programma dettagliato dell’evento.

Ore 9.15/9.30 Inizio presentazione progetto in sede a Chieri (TO) Via XXV Aprile 8

Ore 10.30/11 Termine presentazione

40’ di trasferimento per recarsi sul sito del test plant

Ore 11.00/11.30 Visita al sito. Domande/risposte

Ore 13.00 Termine visita e proseguimento libero

Per ulteriori informazioni

011 9415745

348 0194810

Compasso

Scritto da Igor Sabetti

progettista elettromeccanico del team KiteGen

L’ultimo componente del kitegen stem realizzato è il cosiddetto compasso,  una “mano” robotica che ha la funzione di tenere divaricati i cavi che controllano la vela, facilitando le manovre di decollo e rientro.

Per comprendere la funzionalità del “compasso” dobbiamo fare un passo indietro e capire il funzionamento del kitesurf e/o kiteboarding.

Il kitesurfing (o kitesurf o kiteboarding) è uno sport acquatico, di recente invenzione (1999), nato come variante del surf; consiste nel farsi trascinare da un aquilone ( “kite” in inglese), che usa la potenza del vento come propulsore e che viene manovrato attraverso una “barra di controllo” (boma), collegata al kite da sottili cavi (due o quattro) di dyneema o spectra detti “linee” e lunghi tra i 22 e i 27 m. Il kitesurfing richiede inoltre l’utilizzo di una tavola per solcare il mare. (Tratto da Wikipedia)

Il “compasso”, soprannominato così perché le due lunghe antenne che si aprono e chiudono ricordano la forma del compasso da disegno tecnico, emula il movimento delle due braccia umane per richiamare le funi di manovra. Le due funi nella foto verso il bordo d’attacco (leading edge) sono quelle di potenza mentre quelle posteriori sono per la frenata che in gergo si chiama depowering. Nel sistema KiteGen non sono presenti le funi di depowering poichè il ciclo di funzionamento prevede una fase attiva in cui il kite raggiunge la massima quota operativa compiendo delle evoluzioni a forma di otto rovesciato, ed una fase passiva in cui ritirando un solo cavo la vela assume un assetto “a bandiera” e ritorna alla quota minima con il minimo dispendio energetico per ricominciare poi il ciclo. Per maggiori dettagli sul ciclo di produzione è consigliabile visionare il filmato qui sotto, in cui la manovra di scivolata appare al minuto 2.

La barra di manovra può essere unita, nel caso di kite per trazione con le due funi di controllo fissate agli estremi mentre la terza linea di traino l’attraversa al centro per mezzo di un foro, come separata per piccoli kite.

In linea di massima, similmente alla bicicletta, tirando la fune destra per mezzo della barra il kite va a destra e viceversa.
In questo link è spiegata bene la funzione della barra di controllo:

Il compasso è un elemento fondamentale per manovrare il kite in fase di decollo ed atterraggio. Successivamente la sua presenza diventa impercettibile.
In assenza del compasso, quando il kite è appeso, in fase iniziale tende a compiere diversi twist (ovvero le funi si attorcigliano) rendendo impraticabile la manovra di decollo.

Ognuna delle antenne in Kevlar/carbonio con anelli passanti in ceramica, è sensorizzata su 2 assi ovvero per il tiro della fune che l’attraversa sia in verticale che orizzontale.
Due motori posti alla base dello stem governano le leve di azionamento delle antenne per mezzo di lunghi bowden (simili alle funi in acciaio e guaina dei freni di bibicletta) di tipo push-pull governati dal software.

Dato che è impossibile riuscire a opporsi alla forza del vento senza danneggiare gli organi meccanici questi ultimi assecondano la “volontà” del vento posizionandosi linearmente al tiro della fune oltre un certo range di potenza. Il sistema in fase di test preliminare è visibile nel video allegato.

In fase di atterraggio il sistema divarica nuovamente le antenne agevolando la stabilità del kite.

In fase di decollo il compasso rimane aperto incoraggiando l’aria ad incanalarsi nel kite e successivamente si chiude con estrema velocità. Se il vento non è eccessivo il presidio software può lasciare mezze aperte le antenne o una aperta ed una chiusa.

Similarmente alle braccia oltre che determinare/rilevare la posizione del kite può aiutare con degli impulsi al sollevamento dello stesso. Per esperienza personale posso dire che chiudendo gli occhi per qualche secondo sono riuscito a far compiere degli “8” rovesciati al kite solo sentendo la forza applicata alle funi. Allo stesso modo i recettori tattili delle antenne si comportano come le “vibrisse” dei gatti.

Il compasso che vedete in queste immagini ha avuto una progettazione abbastanza controversa essendo giunto ormai alla 5° versione le cui prestazioni sono finalmente accettabili.   Nel corso dei test una serie di idee e soluzioni tecniche è stata via via scartata avvicinandosi sempre più allo strumento idealizzato da M. Ippolito e riprodotto nell’ormai celebre modellino presentato in varie occasioni.

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