Repowering eolico onshore: Pianificazione Territoriale, Modellazione Strutturale Avanzata (FEM) e Sostenibilità Energetico-Ambientale per il Parco Eolico del Campidano

One of Italy's most pressing current challenges concerns the production of domestic energy (generated within Italian territory). Following the abandonment of nuclear power, the country has become heavily dependent on foreign imports to meet its energy needs, and shifting geopolitical landscapes have highlighted the vulnerability this creates. In this context, the use of renewable energy sources emerges as a key strategic response to boost national energy independence. This thesis focuses specifically on the potential of onshore wind power within Italy’s energy mix and on repowering initiatives. By consulting the RSE Wind Atlas to assess wind resources in Italy and developing a SWOT matrix, the Campidano region in Sardinia was identified as a suitable macro-area, owing to both its high wind energy potential and its compatibility with territorial and environmental constraints. The study focuses on optimizing and repowering an existing wind farm, analyzing the critical issues identified in the Environmental Impact Assessment of the original 68-turbine layout. Based on these findings, a new design solution was developed, featuring an optimized layout reconfiguration that utilizes 2 MW Vestas V90 wind turbines and establishes appropriate spacing criteria. The project was then evaluated through three fundamental levels of analysis: 1. Estimation of annual energy production: calculated using the "bin-by-bin" method, the results indicated a net energy output capable of meeting a significant portion of local energy demand; 2. Technical-structural assessment: geometric and dimensional characterization of the wind turbine components, using finite element modeling (FEM); 3. Cost and life-cycle estimation: economic-financial analysis of the investment and profitability assessment over the plant's entire life cycle. The study demonstrates how a repowering project within the country can be technically, environmentally, and economically sustainable.

Una delle sfide attuali più urgenti per l'Italia riguarda la produzione di energia endogena (prodotta sul suolo italiano). In seguito all’abbandono del nucleare, il Paese ha sviluppato una forte dipendenza dalle importazioni estere per il soddisfacimento del proprio fabbisogno energetico e i nuovi scenari geopolitici hanno fatto emergere quanto questo possa essere una vulnerabilità per il nostro Paese. In questo scenario, l’impiego di fonti rinnovabili si configura come la risposta strategica prioritaria per incrementare il livello di autonomia energetica nazionale. Nel seguente lavoro di tesi, l'attenzione viene focalizzata in particolar modo sul potenziale eolico onshore nel mix energetico italiano e sugli interventi di repowering. Attraverso la consultazione dell'Atlante Eolico RSE per la valutazione della risorsa eolica sul suolo italiano e l'elaborazione di una matrice SWOT, è stata individuata la regione del Campidano, in Sardegna, come macro-area idonea sia per l'elevata producibilità anemologica sia per la sostenibilità rispetto ai vincoli territoriali e ambientali. Lo studio si focalizza sull'ottimizzazione e sul repowering di un insediamento eolico esistente, analizzando le criticità emerse nello Studio di Valutazione di Impatto ambientale dell'originario layout da 68 turbine. A partire da tali premesse, è stata definita una nuova soluzione progettuale basata su una riconfigurazione ottimizzata del layout tramite l'adozione di aerogeneratori Vestas V90 da 2 MW, stabilendo opportuni criteri di spaziatura. L'intervento è stato poi valutato secondo tre livelli fondamentali di analisi: 1. Stima della producibilità energetica annua: calcolata mediante metodologia bin-by-bin, i risultati hanno evidenziato una producibilità netta in grado di coprire in modo significativo il fabbisogno energetico locale; 2. Valutazione tecnico-strutturale: caratterizzazione geometrico-dimensionale delle componenti dell'aerogeneratore, con modellazione ad elementi finiti (FEM); 3. Stima dei costi e del ciclo di vita: analisi economico-finanziaria dell'investimento e valutazione di redditività lungo l'intero ciclo di vita dell'impianto. Il lavoro dimostra come un intervento di repowering sul territorio nazionale possa essere sostenibile dal punto di vista tecnico, ambientale ed economico.