Utilizzo idroelettrico delle risorse idriche
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- Marcella Simonetti
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1 POLITEC 9 Luglio 2010, Montagna in Valtellina (SO) PROGETTO INTERREG: USO DELL ACQUA E SALVAGUARDIA AMBIENTALE E DELLA BIODIVERSITÁ NEI BACINI DI ADDA, MERA, POSCHIAVINO E INN Azione 9: aggiornamento del personale tecnico utile al perseguimento degli obiettivi Utilizzo idroelettrico delle risorse idriche Paolo ESPA Università dell Insubria (VARESE) Dipartimento Ambiente-Salute-Sicurezza paolo.espa@uninsubria.it
2 energia elettrica - Italia FABBISOGNO anno 2007 consumo nazionale lordo (GWh) potenza istantanea (GW) 41 media (28-50), estremi ( ) consumo nazionale netto (GWh) % per autoconsumo centrali e pompaggio perdite rete (GWh) % del lordo consumo utenti finali (GWh) FONTE anno 2007 centrali termoelettriche (%) 74 combustibili fossili importati (meno del 2% biomassa, rifiuti, combustibile nazionale) rinnovabili (%) 13 idroelettrica, geotermica, eolica e fotovoltaica importata (%) 13
3 energia elettrica - Italia dati mensili del stagionalità della produzione idroelettrica massimo in corrispondenza dei maggiori deflussi sull arco alpino (giugno/luglio) E (GWh) prod. tot. +imp. -exp. (lordo) prod. termica mese E (GWh) prod. idrico imp - exp mese
4 energia elettrica - Italia potenza oraria, 3 mercoledì del mese (2007) forte variazione giornaliera della produzione idroelettrica soddisfacimento delle punte della richiesta potenza (MW) potenza richiesta (17/1 - mercoledì) potenza richiesta (18/7 - mercoledì) ora potenza (MW) potenza lorda prodotta idrica (17/1 - mercoledì) potenza lorda prodotta idrica (18/7 - mercoledì) potenza (MW) ora potenza lorda prodotta termica (17/1 - mercoledì) potenza lorda prodotta termica (18/7 - mercoledì) ora
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6 energia idroelettrica - Italia (per regioni) dati del 2007 regioni dell arco alpino principali impianti reversibili in Lombardia (Roncovalgrande) e Campania (Presenzano) produzione netta idrica (GWh) energia destinata ai pompaggi (GWh) Piemonte Valle d'aosta Lombardia Trentino Alto Adige Veneto Friuli Venezia Giulia Liguria Emilia Romagna Toscana Umbria Marche Lazio Abruzzo Molise Campania Puglia - - Basilicata Calabria Sicilia Sardegna tot
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10 rinnovabile Italia fonte idroelettrica predominante RINNOVABILE anno 2007 idroelettrico (% sul lordo) 10.7 arco alpino geotermoelettrico (% sul lordo) 1.5 Toscana eolico (% sul lordo) 1.1 Sardegna, Appennino meridionale solare fotovoltaico (% sul lordo) 0.01 tot. (% sul lordo) 13.3 termovalorizzatori (% sul lordo) 2 combustione di biomasse, rifiuti industriali o urbani. Generalmente termoelettrica (in passato assimilati alle fonti rinnovabili così da ricevere i contributi statali). Quasi nulla nel 1992, oltre geotermoelettrico nel % RSU.
11 variazioni % 2008 su 2007 consumo interno lordo di energia elettrica (al netto dei pompaggi) -0.3 Fonti tradizionali -1.9 Solidi -2.4 Gas naturale 0.0 Petroliferi Altri combustibili vs 2007 Italia aumento consistente della produzione idroelettrica 2008 sul 2007 variabilità della produzione in funzione delle precipitazioni Saldo estero GWh 2007 (%) GWh 2008 (%) cfr (%) Fonti rinnovabili Idrica da apporti naturali Biomasse e Rifiuti Geotermica Eolica Fotovoltaica Saldo estero
12 schema e principali tipologie impianti potenza dell impianto
13 schema e principali tipologie impianti distinzione tra impianto a serbatoio (esempio: diga di Cancano e centrale di Premadio) ed impianto ad acqua fluente (esempio: traversa di Sernio e centrale di Stazzona) il serbatoio permette entro certi limiti di svincolare la produzione idroelettrica dalla portata naturale in transito; quando la portata turbinata è minore di quella entrante nel serbatoio, il serbatoio si riempie; viceversa, quando la portata turbinata è maggiore di quella uscente dal serbatoio, il serbatoio si vuota. Questo può avvenire nell arco della giornata (compenso giornaliero), dell anno (compenso stagionale), ecc. gli impianti a serbatoio sono quindi adeguati per produrre energia nei momenti di maggiore richiesta (picco della richiesta, massimo prezzo dell energia elettrica) gli impianti ad acqua fluente non sono in grado di effettuare questo genere di regolazione: in pratica viene turbinata la portata in transito
14 energia idroelettrica - generalità la forma di energia rinnovabile più utilizzata nel mondo nel 2005 circa il 19% dell elettricità mondiale proveniva da fonte idroelettrica (circa il 16% nel 2003), il che rappresenta oltre il 63% di quella prodotta a scala planetaria da fonti rinnovabili gli impianti di pompaggio (reversibili - esempio: centrale Campo Moro su asta Mallero) sono gli unici attualmente in grado di immagazzinare energia elettrica disponibile in rete (in quantità significative e in termini economicamente vantaggiosi) piccoli impianti idroelettrici (small hydro) hanno potenza installata inferiore a 10 MW mini-hydro ~1 MW, micro-hydro ~ kw
15 energia idroelettrica - generalità
16 energia idroelettrica - generalità maggior vantaggio: assenza di costo del combustibile e dei problemi legati alle variazioni del prezzo dello stesso maggiore vita tecnica degli impianti rispetto a quelli a combustibile (impianti in servizio da anni) minori costi di personale (impianti ormai largamente automatizzati con sparuto personale in funzionamento ordinario) per impianti a serbatoio regolazione e produzione di energia elettrica di qualità nel caso in cui il serbatoio abbia più funzioni (approvvigionamento, laminazione piene, ) il costo di costruzione dell impianto idroelettrico può essere relativamente modesto ed il ritorno può rendere vantaggioso l investimento complessivo, in particolare legato al serbatoio (ad esempio si stima che il costo di costruzione della diga delle Tre Gole sarà coperto dopo 5 8 anni di produzione a regime)
17 energia idroelettrica - generalità impatto sugli ecosistemi (sia a monte che a valle degli sbarramenti) ad esempio, malgrado i dispositivi di risalita, la popolazione di salmoni sulle coste atlantica e pacifica del nord America è diminuita a causa delle dighe (effetto sia sugli individui adulti che risalgono per deporre le uova che sui giovani che migrano verso il mare) per impianti a serbatoio, forte impatto sul regime idrologico, da stagionale (regime delle Q, piene, ) a giornaliero (possibili fluttuazioni significative nell arco della giornata); aste fluviali possono essere del tutto private del deflusso e rimanere asciutte per gran parte dell anno forte impatto sul bilancio naturale dei sedimenti (non solo per impianti a serbatoio) erosione in alveo e dinamica costiera modificata (ma anche perdita di capacità del serbatoio) per impianti a serbatoio, possibile riduzione di ossigeno disciolto e variazione della temperatura dell acqua numero di siti economicamente sfruttabili limitato: in molte aree del nord America e dell Europa i siti appropriati sono già sfruttati ( principali problemi legati alla gestione, non a nuove realizzazioni)
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19 20% in meno di gas serra 20% in più efficienza energetica 20% del consumo energetico totale da fonte rinnovabile
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22 Alterazione del regime dei deflussi (diga Glen Canyon sul Colorado) notare i picchi di piena
23 Alterazione del regime dei deflussi (portate) esempio: Roasco d Eita alla diga di Valgrosina; la portata media annuale è 2.2 m 3 /s, l andamento medio mensile in figura Il torrente a valle della diga è asciutto fino alla confluenza col Roasco di Sacco Il DMV è rilasciato dalla presa sul Roasco di Sacco ed è pari a circa il 10% della portata media annua 7 6 portata media mensile (Roasco d'eita alla diga di Valgrosina) portata media annuale (Roasco d'eita alla diga di Valgrosina) 5 portata - m 3 /s gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
24 Alterazione del regime dei deflussi ed eliminazione dei picchi di piena sviluppo della vegetazione sopra: fiume Washita (Oklahoma) (diga Foss ultimata nel 61) sotto: fiume North Canadian (Oklahoma) (diga Canton ultimata nel 48)
25 Alterazione del regime dei deflussi - hydropeak (diga Dos Bocas sull Arecibo, Porto Rico)
26 Interrimento del serbatoio (sx opera di presa impianto di Khasm El Girba, sull Atbara in Sudan dx serbatoio di Camare in Venezuela, con meno di 15 anni di servizio!)
27 Alterazione del trasporto solido: arretramento del delta del Nilo per effetto delle due dighe di Assuan (1902 e 1967)
28 Alterazione del trasporto solido: sx: erosione localizzata 2.5 km a valle della diga Pastillas (Porto Rico) dx: erosione localizzata dovuta ad attività di estrazione ghiaia sul fiume Kaoping (Taiwan)
29 Alterazione del trasporto solido: Corazzamento di fondo alveo 12 km a valle della diga Dos Bocas sull Arecibo (Porto Rico) problemi habitat salmonidi
30 Centrali idroelettriche prov. SO (volume disponibile serbatoi oltre 400 Mm 3 )
31 Grandi derivazioni idroelettriche in prov. SO
32 Sistema idroelettrico alta valle (A2A) 780 MW installati concetto di sfruttamento razionale della risorsa (l acqua viene ripresa immediatamente a valle dello scarico di una centrale e convogliata alla centrale successiva) impianti in cascata Diga \ Sbarramento Centrale in galleria Centrale Centrali A2A Valtellina Capacità Invaso Bacino Imbrifero Potenza Salto Utile 10^6 m 3 Km 2 MW m Braulio / Sbocco Nuovo Viola / S.Giacomo Premadio Grosio Grosotto / Boscaccia / Lovero / Stazzona Centralina D.M.V. Sernio / /
33 Valgrosina: fluitazione 2006 (sx 2 giorno, dx ultimo giorno)
34 Valgrosina: fluitazione 2006, 1 giorno (sx valle, dx monte)
35 Sernio: fluitazione 2009 (in alto, guardando valle, In basso, guardando monte)
36 Sernio: fluitazione 2009 (stazione di misura della CSS poco a valle dello sbarramento guardando monte)
37 Cancano: fluitazione 2010 (sx vista da monte, dx particolare scarico di esaurimento)
38 Cancano: fluitazione 2010 (vista dall alto dell opera di presa dell impianto di Premadio)
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