TAGLIE E MODELLO SEMPLIFICATO PER CALCOLARE IL COSTO DEGLI IMPIANTI IDROELETTRICI

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1 TAGLIE E MODELLO SEMPLIFICATO PER CALCOLARE IL COSTO DEGLI IMPIANTI IDROELETTRICI Il modello semplificato prevede di individuare una classificazione impiantistica a partire dalla conoscenza del fabbisogno annuo di energia (kwh/anno). Si ipotizza cioè che l utilizzatore del modello abbia già a disposizione una valutazione del fabbisogno energetico dell utenza (residenziale, servizi civili, produttiva, etc.) interessata. Tuttavia, nel caso degli impianti idroelettrici, questo dato preliminare non è sufficiente per una catalogazione degli impianti. Infatti la medesima energia annua può essere generata da un gamma amplissima di impianti di differente portata e salto utile. Un ulteriore variabile è legata alla presenza o meno di un serbatoio di compenso atto alla regolazione delle portate. È quindi necessario distinguere tra gli impianti ad acqua fluente e quelli con serbatoio. Negli impianti ad acqua fluente non è possibile una regolazione delle portate derivate dal corso d acqua; conseguentemente, valutato l andamento temporale delle portate disponibili e derivabili, il progetto ne determina il valor medio Q med e ne individua anche il valore massimo Q max di progetto dell impianto, ricercando il compromesso ottimale tra produzione energetica e costi d impianto e di esercizio (all aumentare del valore Q max derivabile dall impianto, aumenta l energia producibile dal medesimo, ma ne aumentano anche i suddetti costi). Le attuali tendenze conducono ad incrementare il rapporto Q max /Q med ; nelle valutazioni seguenti abbiamo ipotizzato per tale rapporto il valore 4. Negli impianti a serbatoio la presenza dell invaso è legata alla volontà di regolare la produzione, svincolandosi dall andamento delle portate disponibili, onde massimizzare la produzione nei periodi di massimo valore economico dell energia e nei periodi di fabbisogno dell utenza allacciata. Anche se in questo tipo di impianti sussiste la possibilità di una regolazione più costante delle portate derivate, con conseguenti rapporti Q max /Q med più vicini all unità, tuttavia nelle tendenze attuali si hanno valori del rapporto Q max /Q med ben maggiori dell unità per massimizzare il risultato economico dell impianto. Abbiamo pertanto ritenuto, per semplicità, di applicare ancora il medesimo rapporto 4. ENERGIA ANNUA, PORTATA MEDIA E MASSIMA, POTENZA MEDIA E MASSIMA Ciò premesso, nell ottica della sintesi, abbiamo inquadrato la classificazione degli impianti idroelettrici con una matrice legata a due parametri: - il fabbisogno energetico E (Kwh/anno) - il salto utile ΔH (m) dell impianto. Abbiamo infatti ritenuto plausibile che l operatore del modello, oltre a conoscere come dato in input il fabbisogno energetico dell utenza interessata, possa anche disporre di un informazione attendibile, almeno in prima approssimazione, della possibile ubicazione della presa e restituzione della portata derivabile e quindi del corrispondente salto utile. Ben più aleatoria ci sembra invece la possibilità che sia conosciuto fin dall inizio l andamento delle portate ritraibili e quindi i valori Q med e Q max.

2 Le classi individuate per i suddetti due parametri sono: - fabbisogno energetico (kwh/anno): 5.000, , , , , , salto utile ΔH (m) dell impianto: Salto utile basso ΔH = 1 20 m Salto utile medio ΔH = m Salto utile medio-alto ΔH = m Salto utile alto ΔH = m Ciò posto, utilizzando le seguenti formule: - potenza media (KW) P med = 9,81*ΔH*Q med *η - potenza max (KW) P max = P med *4 - energia annua (kwh/anno) E = 9,81*ΔH*Q med *η*n (ore/anno), assumendo i seguenti valori standard: rendimento dei gruppi turbina-alternatore-trasformatore = η = 0,85 numero medio annuo ore funzionamento n = 8.000, ed entrando nella matrice in corrispondenza delle prefissate classi energetica e salto utile, la matrice indica: - i due valori massimo e minimo della portata media annua Q med (m 3 /s) rispettivamente corrispondenti ai valori minimo e massimo del salto utile ΔH della classe selezionata; - la potenza massima dei gruppi P max per ogni valore di Q med e di ΔH compreso nella classe selezionata. Le tabelle seguenti riportano la suddetta matrice. In particolare la prima tabella riporta i valori esatti delle portate calcolate con le formule suddette, mentre la seconda tabella ne indica i valori arrotondati nell ottica di dare indicazioni solo di prima approssimazione. In questa ottica quindi potrebbe essere presentata solo la seconda tabella. Inoltre in questa seconda tabella sono svuotate le classi d impianto che riteniamo non realistiche. In sintesi la matrice offre le seguenti possibilità: 1. date sia la taglia energetica richiesta sia la taglia del salto utile: vengono indicati gli estremi dell intervallo in cui si colloca la necessaria portata media annua derivabile Q med, nonché il valore della potenza massima P max che deve avere l impianto; 2. data solo la taglia energetica richiesta: viene indicata la gamma delle necessarie portate medie annue derivabili per tutte le classi di salto utile e le corrispondenti potenze P max ; 3. data solo la taglia del salto utile: viene indicata la gamma delle energie annue producibili in funzione della portata media derivabile e le corrispondenti potenze P max.

3 E [KWh/anno] 5.000, , , , , , , ,00 Salto utile basso ΔH = 1 20 m Salto utile medio ΔH = m Salto utile medio-alto ΔH = m Salto utile alto ΔH = m H [m] Q med [m 3 /s] PMAX [KW] H [m] Q med [m 3 /s] PMAX [KW] H [m] Q med [m 3 /s] PMAX [KW] H [m] Q med [m 3 /s] PMAX [KW] 1,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0,0001 1,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0,0003 1,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0,0015 1,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0,0030 1,0 7, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0,0150 1,0 14, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0,0300 1,0 74, ,0 3, ,0 1, ,0 0, ,0 3, ,0 1, ,0 0, ,0 0,1499 1,0 749, ,0 37, ,0 14, ,0 7, ,0 37, ,0 14, ,00 7, ,0 1,4991 E [KWh/anno] Salto utile basso ΔH = 1 20 m Salto utile medio ΔH = m Salto utile medio-alto ΔH = m Salto utile alto ΔH = m H [m] Q med [m 3 /s] PMAX [KW] H [m] Q med [m 3 /s] PMAX [KW] H [m] Q med [m 3 /s] PMAX [KW] H [m] Q med [m 3 /s] PMAX [KW] 5.000,00 1,0 0,100 20,0 0,005 20,0 0,005 50,0 0, ,00 1,0 0,150 20,0 0,010 50,0 0,005 20,0 0,010 50,0 0, ,0 0, ,00 1,0 1,000 20,0 0,050 50,0 0, ,0 0,050 50,0 0, ,0 0, ,00 1,0 1,500 20,0 0,100 50,0 0, ,0 0,015 20,0 0,100 50,0 0, ,0 0, ,0 0, ,00 1,0 8,000 20,0 0,500 50,0 0, ,0 0,100 20,0 0,500 50,0 0, ,0 0, ,0 0, ,00 1, ,0 1,000 50,0 0, ,0 0,150 20,0 1,000 50,0 0, ,0 0, ,0 0, ,00 1,0 80,000 20,0 0 50,0 1, ,0 1, ,0 0 50,0 1, ,0 1, ,0 0, ,00 1,0 800,000 20,0 40,000 50, ,0 8,000 20,0 40,000 50, ,0 8, ,0 1,500

4 COSTI DI COSTRUZIONE Impianti ad acqua fluente Un parametro orientativo per la valutazione dei costi di costruzione degli impianti ad acqua fluente è usualmente dell ordine di grandezza di 0,8 1,2 euro per kwh/anno producibile dall impianto. Ciò risulta da una rapida indagine di taglie molto diversificate di impianti. Ci sembra pertanto che il valore medio di 1 /kwh/anno possa essere assunto per le valutazioni orientative di cui trattasi. Qualora si adotti tale indicazione è quindi immediata la valutazione del costo di costruzione in funzione del prefissato valore della classe energetica: C cost ( ) = E (kwh/anno) * 1 ( /kwh/anno) Impianti a serbatoio A titolo di esempio si vedano alcuni casi di impianti ad acqua fluente. L incidenza sul costo di costruzione complessivo del costo del serbatoio, costituito dai costi delle opere di trattenuta (diga, argini o altro) e delle opere necessarie lungo le sponde dell invaso, può essere molto importante e comunque grandemente variabile da caso a caso. E poiché il volume utile del serbatoio è riferito all esigenza di regolazione e può quindi variare a parità di classe energetica, di salto utile e conseguente portata media derivabile, una valutazione sia pure approssimata del costo complessivo non può essere collegata direttamente a questi stessi parametri impiantistici e va valutata di caso in caso. La stima del costo di costruzione è quindi sintetizzabile in due componenti: - la prima componente è riferita ai parametri esposti in precedenza di classe energetica, di salto utile e conseguente portata media derivabile, come se l impianto fosse ad acqua fluente; conseguentemente può essere valutata come prima esposto; - la seconda componente è legata al costo aggiuntivo del serbatoio che necessita di una specifica valutazione. A titolo di esempio si vedano alcuni casi di impianti dotati di piccolo bacino. Gli impianti dotati di grande bacino non vengono pressoché più costruiti a partire dagli anni 90. COSTI ANNUI DI GESTIONE Gli impianti idroelettrici sono molto favorevoli dal punto di vista dei costi di gestione (esercizio, ammortamenti, ecc). Inoltre si caratterizzano per una vita utile molto prolungata, in presenza di buona manutenzione (opere civili anni, opere elettromeccaniche anni o più). Mediamente i costi di gestione di un impianto idroelettrico si attestano attorno al 3% del suo costo di costruzione: 3-6% per impianti sotto kw e 2-3% per impianti oltre kw.

5 L incidenza media delle opere civili ed elettromeccaniche può stimarsi in: opere civili 70-80%, opere elettromeccaniche 20-30%. Per saperne di più sugli impianti idroelettrici clicca qui. Per informazioni: Tel Fax