PICCOLE CENTRALI IDROELETTRICHE SU ACQUEDOTTO

Transcript

1 PICCOLE CENTRALI IDROELETTRICHE SU ACQUEDOTTO Ing. Matteo Palmieri Seminario Micro e mini idro: tecnologie per le piccole portate e i piccoli salti EcoAppennino Porretta Terme, 28 settembre 2007

2 ARGOMENTI TRATTATI 1.Concetti idraulici 2.Il problema delle nelle condotte e la soluzione della turbina idraulica 3.Descrizione di un impianto idroelettrico su acquedotto 4.Costi indicativi di realizzazione 6.Esempi di realizzati

3 ENERGIA DI UNA CONDOTTA IN PRESSIONE E = z + p/γ + αv 2 /2g (Teorema di Bernoulli) Energia di posizione Energia di pressione Energia cinetica γ = 1000 kg/m 3 (acqua)

4 ENERGIA DI UNA CONDOTTA IN PRESSIONE E = z + p/γ + αv 2 /2g = H (carico idraulico totale) z + p/γ = h (carico piezometrico)

5 MOTO IN UNA CONDOTTA ACQUEDOTTISTICA Caso di acquedotto montano: forte dislivello tra presa e serbatoio di distribuzione J = H/L H H 1 L Z=0 Serbatoio di presa Serbatoio di distribuzione H 2 utenze Linea carichi piezometrici Condotta in pressione H H L 2 = H L = J 1 J = pendenza motrice

6 SOVRAPRESSIONI NELLA CONDOTTA Caso di acquedotto montano: forte dislivello tra presa e serbatoio di distribuzione Linea dei carichi piezometrici H 1 P p /γ P Z=0 z p L H 2 utenze Nel punto P il carico piezometrico h p è dato da: h p = z p + p p /γ con p p /γ >> z p Pressione molto elevata nella condotta Problemi di resistenza dei materiali e di perdite idriche

7 RIMEDI PER LE SOVRAPRESSIONI Linea dei carichi piezometrici con valvola regolatrice o vasca Linea dei carichi piezometrici senza valvola regolatrice o vasca H 1 P p /γ Z=0 A monte del punto P si inserisce: P z p L H 2 utenze Una valvola regolatrice di dissipazione delle pressioni in esubero Una vasca di calma che riporta la pressione a P atm In entrambi i casi il problema viene risolto dissipando parte dell energia di pressione posseduta dalla corrente

8 UNA POSSIBILE SOLUZIONE: LA TURBINA H recuperato Linea dei carichi piezometrici H 1 T Z=0 H 2 utenze La turbina idraulica T recupera l energia di pressione da cedere per trasformarla in corrente elettrica Si ha contemporaneamente: - RIDUZIONE DEI CARICHI PIEZOMETRICI - PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA PULITA

9 L IMPIANTO IDROELETTRICO SU ACQUEDOTTO CONDIZIONI: elevata altezza di caduta basse portate, a partire da 5 l/s Salto utile (m) Portata (l/s) Curva di combinazione minima salto-portata

10 L IMPIANTO IDROELETTRICO SU ACQUEDOTTO PRESUPPOSTI IDEALI: condotta già dotata della resistenza alla pressione necessaria per l impianto; condotta danneggiata o comunque da sostituire; possibilità di alloggiamento turbina entro locali esistenti; vicinanza alla linea elettrica. TIPI DI TURBINA: Pelton Francis

11 L IMPIANTO IDROELETTRICO SU ACQUEDOTTO SCHEMI DI IMPIANTO 1) Con scarico in serbatoio a pelo libero 2) Con scarico diretto nella rete di distribuzione

12 L IMPIANTO IDROELETTRICO SU ACQUEDOTTO ELEMENTI E ACCORGIMENTI NECESSARI: by-pass turbina e valvola di riduzione della pressione; turbine senza organi lubrificati a contatto con l acqua e uso di materiali igienici (acciaio inox); sfruttamento delle sole pressioni in esubero; accurato sistema di controllo e gestione automatica dell impianto. POTENZE RAGGIUNGIBILI: Dipendenti dalla combinazione salto-portata, da 5 a 800 kw PRODUZIONE ANNUA DI ENERGIA ELETTRICA: Molto elevata, fino a MWh per grandi salti alpini

13 COSTI INDICATIVI: Molto variabili a seconda della potenza dell impianto e delle opere civili da realizzare Caso I: impianto da 20 kw Fornitura e installazione turbina generatore, quadro elettrico di controllo e gestione dell impianto Realizzazione fabbricato TOTALE L IMPIANTO IDROELETTRICO SU ACQUEDOTTO

14 L IMPIANTO IDROELETTRICO SU ACQUEDOTTO Caso II: impianto da 100 kw Fornitura e installazione turbina generatore, quadro elettrico di controllo e gestione dell impianto Realizzazione fabbricato TOTALE

15 VANTAGGI: 1) Recupero di energia altrimenti dissipata; 2) Costi contenuti (assenza di opere di presa, dissabbiatori, vasche di carico ecc.); 3) Impatto ambientale ridottissimo. SVANTAGGI: UNA RISORSA DA SFRUTTARE 1) Necessità di accurato sistema di controllo e gestione dell impianto per assicurare l approvvigionamento idrico in ogni condizione; 2) Necessità di accorgimenti costruttivi per non alterare le caratteristiche qualitative dell acqua.

16 Anno di costruzione N turbine Tipo turbine N condotte in pressione Costruzione e installazione turbine e quadro di controllo Salto utile max. Potenza erogata L IMPIANTO DI FANANO (MO) Producibilità media Pelton 2 (1 da presa Cimoncino, 1 da presa Doccione ) Greenpower s.r.l., Belluno, Italia 350 m 95 kw * kwh/anno * con impianto regolato a potenza di kw I ricavi da vendita energia + certificati verdi hanno permesso di recuperare i costi di realizzazione dell impianto in poco più di 3 anni

17 L IMPIANTO DI FANANO (MO) Il gruppo turbina - generatore

18 L IMPIANTO DI FANANO (MO) Il fabbricato

19 ESEMPI DI ALTRI IMPIANTI IN APPENINO Impianto Madonna Manù (AP) Realizzazione: Hydrowatt s.p.a. Folignano (AP) Località Risorsa idrica utilizzata Strutture idrauliche utilizzate N turbine Tipo turbine Portata nominale Salto utile max. Potenza erogata Producibilità media Anno di costruzione Anno messa in servizio Lapedona (AP) Sorgenti Fiume Aso Consorzio Idrico Intercomunale del Piceno 1 Pelton 20 l/s 280 m 55 kw kwh/anno

20 ESEMPI DI ALTRI IMPIANTI IN APPENINO Impianto SS. Annunziata (AP) Realizzazione: Hydrowatt s.p.a. Folignano (AP) Località Risorsa idrica utilizzata Strutture idrauliche utilizzate N turbine Tipo turbine Portata nominale Salto utile max. Potenza erogata Producibilità media Anno di costruzione Anno messa in servizio SS. Annunziata (Ascoli Piceno) Sorgenti Fiume Pescara Acquedotto del Pescara 1 Francis 150 l/s 60 m 60 kw kwh/anno

21 ESEMPI DI ALTRI IMPIANTI IN APPENINO Impianto Rovetino (AP) Realizzazione: Hydrowatt s.p.a. Folignano (AP) Località Risorsa idrica utilizzata Strutture idrauliche utilizzate N turbine Tipo turbine Portata nominale Salto utile max. Potenza erogata Producibilità media Anno di costruzione Anno messa in servizio Rovetino (Rotella, AP) Sorgenti Fiume Aso Acquedotto Monti Sibillini 3 Francis l/s m 2x x135 kw kwh/anno

22 ESEMPI DI ALTRI IMPIANTI IN APPENINO Impianto Madonna del Rosario (ROMA) Realizzazione: Tamanini s.n.c. Mattarello (TN) Strutture idrauliche utilizzate: acquedotto di Peschiera (ACEA S.p.A. - Roma) N turbine: 2 Tipo turbine: Francis Potenza erogata: 320 kw

23