ing. Nicola Fergnani

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1 Energia da fonte idroelettrica

2 Energia idroelettrica: dati statistici : In Italia sono operativi circa 3000 impianti (di cui 300 > 10MW) per una potenza installata complessiva di 18 GW. 2012: circa 70 nuovi impianti (acqua fluente, piccola taglia)

3 Energia idroelettrica: dati statistici 3 L energia idroelettrica è ad oggi l unica fonte rinnovabile che ha un ruolo significativo nella produzione di energia elettrica mondiale (in Italia copre il 13-16% del fabbisogno elettrico con circa 45 TWh/anno)

4 Energia idroelettrica: dati statistici 4 A livello mondiale sono prodotti annualmente circa 3200 TWh (20% del fabbisogno complessivo di EE) e risultano installati 740 GW (Fonte IEA) In quasi tutti i paesi avanzati (anche in Italia) la fonte idroelettrica è comunque ampiamente sfruttata e non esistono possibilità di un ulteriore importante sfruttamento. Quali possibilità di incremento della produzione idroelettrica? Mini idroelettrico Revamping impianti esistenti

5 Mini-idroelettrico 5 Vantaggi: Possibilità di sviluppo su tutto il territorio nazionale Modesto impatto ambientale Ridotte opere civili Benefici energetici ed economici a lungo termine

6 Mini-idroelettrico: situazione attuale 6

7 Mini-idroelettrico: stima del potenziale 7 Il calcolo tiene conto della distribuzione spaziale della precipitazione media annua, dei coefficienti di deflusso e del rilievo topografico valutato in base a un Modello Digitale del Terreno (DEM) Previsioni CESI per l Italia: potenziali ulteriori MW di impianti mini-idroelettrici (VS 18 GW installati al 2011)

8 Energia Idraulica: principi 8 La produzione di energia idroelettrica si basa sui concetti di: SALTO PORTATA E [ j] = m g H P &[ W ] = m& g H h P & [ W ] I classificazione: salto ( r Q) g h = H

9 Alto e medio salto: schema di impianto 9 Opera di presa o

10 Basso salto 10 Derivazione e restituzione 100% portata % DMV Derivazione puntuale 100% portata 100% portata

11 Classificazione impianti 11 II classificazione: accumulo risorsa Impianti ad accumulo Impianti a bacino (disponibilità < 400 h) Impianti a serbatoio (> 400h ) Impianti ad acqua fluente

12 Classificazione impianti 12 III classificazione: reversibilità Impianti di pompaggio Pompaggio puro Pompaggio + afflusso meteorico Impianti di solo turbinaggio

13 Classificazione impianti 13 IV classificazione: potenza Classificazione impianti (ESHA e UNIDO): Grandi impianti: P > 10 MW Piccoli impianti: 1 MW < P < 10 MW Mini impianti: 100 kw < P < 1000 kw Micro impianti: P < 100 kw Piccolo idroelettrico

14 Classificazione impianti 14 V classificazione: macchina idraulica Salto Idraulico decrescente

15 Scelta della macchina: salto e portata 15

16 Scelta della macchina 16 In definitiva è necessario tenere in considerazione molteplici aspetti: Range di salto e portata Curva di rendimento VS caratteristiche idrologiche del sito Entità opere civili richieste Portata minima di fermo impianto Event. necessità di regolazione del livello di monte Compatibilità al transito di corpi alghe sedimenti Costo di realizzazione impianto VS producibilità ottenibile con la tecnologia scelta Affidabilità, vita utile, facilità di manutenzione

17 Scelta della macchina 17 Rendimento per macchine a basso salto Ruota Undershot Crossflow parzializzabile Rendimento % Full Kaplan Coclea VLH Propeller Portata normalizzata Q/Qmax in %

18 Incentivi 18

19 Incentivi 19

20 Valutazione del potenziale 20 La produzione di energia idroelettrica si basa sui concetti di: SALTO = ( r Q) g H h P &

21 Valutazione del potenziale 21 Calcolo producibilità Andamento medio annuo delle portate (Q i ) Eventuale variabilità dei livelli di monte e di valle (H i ) Curva di rendimento della macchina (ɳ i ) Perdite di carico idrauliche della specifica configurazione impiantistica (riduzione H i ) = η 10 6 = h

22 Impatto ambientale 22

23 Conclusioni 23 Vantaggi: Economicamente interessante per la presenza di incentivi (in alcuni casi anche senza!). Forte dipendenza dalle caratteristiche del sito. Fonte pregiata perché dispacciabile (centrali a bacino) o comunque caratterizzata da buona continuità A fronte di costi iniziali molto elevati, vita utile molto alta per quanto riguarda le opere civili Elevata potenzialità mini-idroelettrico Criticità: Burocrazia complessa (costi elevati, tempi lunghi, incertezza) Fattore di scala sfavorevole per i piccoli impianti Impatto ambientale da valutare attentamente