stima della producibilita' idroelettrica con impianti

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1 Produzione di energia da fonte rinnovabile: stima della producibilita' idroelettrica con impianti di potenza medio-bassa Andrea Antonello, Maurizio Fauri, Silvia Franceschi, Riccardo Rigon, Alfonso Vitti, Augusto Pretner, Nicolò Meschini HydroloGIS Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale - Università degli Studi di Trento SGI

2 Questo lavoro è parte di un progetto tra Italia e Cina per la definizione di soluzioni volte all'analisi e alla riduzione dei processi di deforestazione e di erosione in Tibet. La desertificazione in atto deriva dall'elevato sfruttamento del legno per la produzione di energia elettrica. Il progetto mira alla identificazione e allo studio delle soluzioni adottate in Europa per la produzione di energia attraverso centrali idroelettriche che siano esportabili al contesto Tibetano. Studio preliminare per la stima della capacità idroelettrica del Tibet Capacità idroelettrica teorica per impianti di potenza massima si 25 MW La produzione elettrica in Tibet è trascurabile rispetto a quella delle altre regioni cinesi. Il consumo praticamente nullo di energia in questa regione è una conseguenza della scarsissima urbanizzazione. Solo persone, dei 2 milioni che abitano il Tibet, vivono in aree urbanizzate. Non esiste il riscaldamento e l'unico combustibile usato nelle case è la legna da ardere.

3 Con Tibet si intende la regione che storicamente viene chiamata con questo nome, comprendente l'attuale regione autonoma del Tibet. Il Tibet si colloca nella parte centrale-est della Cina, a ovest confina con la regione Indiana del Kashmir e con Nepal, Bangladesh e Bhutan a sud. La stima della producibilità di energia idroelettrica si riferisce esclusivamente alla Regione Autonoma del Tibet.

4 dati Curve di livello in formato e00 Planimetria dei fiumi principali in formato e00 Piogge medie mensili in tutta la regione I dati geografici iniziali (latitudine e longitudine) erano molto imprecisi e con errori evidenti.

5 La metodologia adottata per la stima del potenziale ha richiesto inizialmente il reperimento di informazioni morfologiche, climatiche, idrogeomorfologiche. Dal DTM (GTOPO30) si sono estratti i bacini embriferi dei fiumi principali e i loro sottobacini. Per ogni sottobacini è stata estratta la curva ipsometrica (superficie quota) e la curva delle pendenza (superficie pendenza). Integrando la curva ipsometrica con dati pluviometrici e considerando un coefficiente di deflusso superficiale pari a 0.5 si è stimato il potenziale idroelettrico per ogni sottobacino. In fine, attraverso l'individuazione di bacini italiani con caratteristiche simili a quelli in esame, è stato stimato un coefficiente di utilizzo, così da stimare l'effettiva producibilità idroelettrica e il numero e la tipologia degli impianti idroelettrici potenzialmente realizzabili.

6 clima escursione termica giornaliera C massima C, minima C precipitazioni concentrate in primavera ed estate, quasi assenti in inverno

7 macrobacini

8 macrobacini

9 curva ipsometrica La curva ipsometrica fornisce la distribuzione delle superfici nelle diverse fasce altimetriche. Ogni punto della curva ha come ordinata un valore di quota e come ascissa la superficie parziale del bacino posta al di sopra della quota considerata. Ovviamente alla quota massima corrisponde una superficie nulla mentre, alla quota minima, che `e quella della sezione di chiusura, corrisponde la superficie dell intero bacino. È stato sviluppato un modulo in JGrass per determinare la curva ipsometrica di ogni bacino. Nello stesso modulo è stato anche implementata l'opzione per il calcolo del potenziale idroelettrico. Il potenziale idroelettrico dipende dal valore di precipitazione media annua e dal coefficiente di deflusso.

10 potenziale idroelettrico Il potenziale idroelettrico viene stimato come prodotto tra l'integrale della curva ipsometrica per il volume che defluisce nella rete. Assumendo un coefficiente di deflusso costante di 0.5 la portata superficiale sarà la metà del volume di pioggia considerato costante durante tutto l'anno. Questo significa che il potenziale idroelettrico è funzione delle precipitazioni e della velocità con cui l'acqua si sposta nel bacino che è intrinseca nel calcolo della curva ipsometrica. La curva delle pendenze permette di valutare le pendenze in gioco nel bacino e quindi il tipo di impianto da installare (turbina di tipo pelton o francis). sottobacini con potenziale 10 TWh Ogni macrobacino è stato suddiviso in sottobacini con potenziale di 10 Twh. Questo valore del potenziale è quello necessario per il funzionamento di centrali da 25 MW. Si sono estratti in questo modo anche i bacini di piccole dimensioni di confine e in particolare quelli della zona contesa a sud della regione. I bacini più efficienti sono quelli che raggiungono questo potenziale con un'area minore. Sarà quindi conveniente installare impianti dove il potenziale è fornito da bacini di piccole dimensioni. La DENSITÀ ENERGETICA (efficienza) si calcola come rapporto tra il potenziale e l'area del bacino.

11 densita' energetica

12 casi italiani Per valutare la fattibilità degli impianti e quindi passare dal rendimento teorico al rendimento effettivo attraverso un coefficiente di utilizzazione. Il coefficiente di utilizzazione è stato calcolato in riferimento al bacino del Po e dell'adige dove si presuppone che la capacità idroelettrica sia stata sfruttata quasi per intero. Il lavoro è stato quindi riprodotto per il calcolo dei rendimenti effettivi del bacino del Po e dell'adige. La banca dati è sempre la stessa, in questo caso le zone in pianura non sono state trattate correttamente. Si sono usati quindi i dati SRTM. Anche in questo caso la presenza di zone in pianura ha originato dei problemi e si sono quindi troncati i bacini al tratto pedemontano.

13 next step Usare dati più precisi per eseguire analisi più dettagliate nelle zone di maggior interesse Progetto pilota per la realizzazione di una centrale idroelettrica