Technical and economical evaluation of the installation of small wind turbines in RWTH Campus Melaten

The integration of decentralized renewable energy systems for the production of electricity is one of the main challenges of this age. The integration of small energy systems in the urban environment has several issues, one of those is the NIMBY (‘Not In My BackYard’) effect. In particular building-integrated wind turbines can generate some negative externalities on the people who usually attend the buildings. But their presence can actually get the building closer to the concept of Net Zero Energy Building(NZEB). The European Union and its States have invested billions of euros in the developing of a more sustainable economy, based on greener power plants for the electricity production. The introduction of really strict regulations about greenhouse gas emissions is leading and will lead Europe to a reality in which renewable energies are exploited in all scales: from the microgeneration to huge Gigawatt power plants. Small wind turbines represent, in those places where the wind resource is valuable, a really important solution for the reduction of the energy demand for buildings, which represent a large source of the energy consumption by the human beings. This work will firstly assess the state of the art of small wind turbines, understanding the current market conditions too. Later a technical and economic analysis about the installations of small wind turbines in RWTH Campus Melaten (Aachen, North-Rhine Westphalia, Germany) is reported. One of big issues for the evaluation of installing turbines in urban areas is the reliability of the wind data, because the urban environment strongly affects the producibility of the turbines, changing the direction and the value of the wind speed. For this reason the anemological conditions will be tested in a wind tunnel, in order to properly evaluate the producibility and thus the economic convenience of this plant . Results of this work showed that it is not always convenient to install such devices.

L'integrazione di sistemi decentralizzati di energia rinnovabile per la produzione di energia elettrica è una delle principali sfide di questa epoca. Questo lavoro si concentrerà sulle turbine eoliche di piccole dimensioni.L'integrazione di piccoli sistemi energetici nell'ambiente urbano ha diversi problemi, uno di questi è l'effetto NIMBY (Not In My Backyard'). In particolare le turbine eoliche integrate nell'edificio possono generare alcune esternalità negative sulle persone che di solito frequentano gli edifici. Ma la loro presenza può effettivamente avvicinare l'edificio al concetto di Net Zero Energy Building (NZEB). L'Unione europea e i suoi Stati hanno investito miliardi di euro nello sviluppo di un'economia più sostenibile, basata su centrali elettriche più verdi per la produzione di elettricità. L'introduzione di norme veramente severe sulle emissioni di gas a effetto serra sta conducendo l'Europa verso una realtà in cui le energie rinnovabili sono sfruttate su tutte le scale: dalla microgenerazione alle enormi centrali multi-gigawatt. Le piccole turbine eoliche rappresentano, in quei luoghi dove la risorsa eolica è preziosa, una soluzione davvero importante per la riduzione della domanda energetica degli edifici, che rappresentano una grande fonte di consumo energetico da parte dell'uomo. Questo lavoro valuterà in primo luogo lo stato dell'arte delle piccole turbine eoliche, comprendendo anche le attuali condizioni di mercato. Successivamente viene riportata un'analisi tecnica ed economica sulle installazioni di piccole turbine eoliche nel RWTH Campus Melaten (Aquisgrana, Renania Settentrionale-Vestfalia, Germania). Uno dei grandi problemi per la valutazione dell'installazione di turbine nelle aree urbane è l'affidabilità dei dati eolici, perché l'ambiente urbano influisce fortemente sulla producibilità delle turbine, cambiando la direzione e il valore della velocità del vento. Per questo motivo le condizioni anemologiche saranno testate in una galleria del vento, al fine di valutare correttamente la producibilità e quindi la convenienza economica di questo impianto. I risultati di questo lavoro hanno mostrato che non è sempre conveniente installare tali dispositivi.