Associazione Termotecnica Italiana Sezione Lombardia e Sezione Veneto Trentino. Convegno SMALL HYDRO RUOLO E POTENZIALITA 23 MAGGIO 2018, MILANO

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1 Associazione Termotecnica Italiana Sezione Lombardia e Sezione Veneto Trentino Convegno 23 MAGGIO 2018, MILANO MACCHINE ED IMPIANTI SMALL HYDRO ALLA LUCE DELLE ESPERIENZE NAZIONALI ED INTERNAZIONALI G. Cavagnolo F. Podio Enel Green Power 1

2 Enel Green Power Highlights ( 2

3 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Esperienza in ENEL Particolari tipologie di turbina per Mini Small Hydro HPP Revamping Utilizzo di generatori a magneti permanenti Riflessioni e considerazioni 3

4 Esperienza in ENEL Motivazioni che hanno portato alla realizzazione di questi impianti Enel negli ultimi anni ha portato avanti un programma di impianti di piccola taglia; le principali motivazioni sono: recuperare parte dell energia persa in conseguenza dei rilasci per Deflussi Minimi Vitali (DMV) o Deflussi Ecologici imposti dalla legge; recuperare l energia di parte del salto non sfruttata all interno di concessioni esistenti (RS) 4

5 Esperienza in ENEL Scelte delle soluzioni con particolare riguardo alle tipologie dei gruppi Data la dimensione in genere piccola di questi impianti sono state fatte delle analisi per vedere se era possibile utilizzare macchine standardizzate di alcuni costruttori. A fianco (esempio) di individuazione delle tipologie e dei costruttori 5

6 Esperienza in ENEL Problematiche legate alla realizzazione di questi impianti Per i DMV (Deflusso Minimo Vitale): La priorità da considerare nel progetto è il rilascio della portata in alveo (essa viene prima della generazione) Ricerca di soluzioni con by-pass di gruppo sicure Per gli impianti RS (Recupero Salto): La priorità da considerare è evitare interferenze con gli impianti principali in modo da non creare mancata produzione all impianto principale (il danno sarebbe maggiore del guadagno) Ricerca di soluzioni che garantiscano il funzionamento dell impianto principale anche in caso di guasto all impianto RS Collocazione temporale opportuna degli interventi di realizzazione 6

7 Esperienza in ENEL Esempio di possibili realizzazioni con miniturbine commerciali della IREM della serie Ecowatt - Potenza massima circa 100 kw IMPIANTI: Villa Collemandina Isola Santa Gramolazzo 7

8 CENTRALINE MINI-IDRO RECUPERO DMV Esperienza in ENEL Esempi di impianti realizzati: Tipologia Banki (IREM) DMV della diga di Villa Collemandina Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s)

9 CENTRALINE MINI-IDRO RECUPERO DMV Esperienza in ENEL Tipologia VLH (Very Low Head della ditta STE - MJ2) 9

10 Esperienza in ENEL Esempi di impianti realizzati: Traversa di ALA (2013) DMV traversa dell impianto di ALA (HDE) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) 400 3,39 15,2 10

11 Esperienza in ENEL Tipologia: Gruppi Francis compatti verticali o orizzontali DMV di: Pontesei (V) S. Caterina (V) Ghirlo (V) Mis (V) Pieve di Cadore (O) Stramentizzo (V) Fiastra (V) Talvacchia (V) 11

12 Esperienza in ENEL Esempi di impianti realizzati: Pontesei (2014) DMV della diga di Pontesei (Voith) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) ,81 Dissipatore per DMV passivo 12

13 Esperienza in ENEL Esempi di impianti realizzati: Santa Caterina (2014) DMV della diga di Santa Caterina (Voith) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) ,8 0,92 Dissipatore per DMV passivo 13

14 Esperienza in ENEL Esempi di impianti realizzati: Ghirlo (2014) DMV della diga del Ghirlo (Voith) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) ,6 Dissipatore per DMV passivo 14

15 Esperienza in ENEL Esempi di impianti realizzati: Talvacchia (2014) DMV della diga di Talvacchia (Elettromeccanica Adriatica) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) ,2 0,3 15

16 Esperienza in ENEL Esempi di impianti realizzati: Pieve di Cadore (2013) DMV della diga di Pieve di Cadore (Andritz) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) ,99 16

17 Esperienza in ENEL Esempi di impianti : Tagliuno (Zeco) Ottimizzazione produzione Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) Esempio 17

18 Esperienza in ENEL Esempi di impianti realizzati: Soverzene DMV della traversa di Soverzene (Zeco) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) 504 8,

19 Esperienza in ENEL Esempi di impianti realizzati: Centralina Michele Tessore (2017) Riattivazione impianto esistente Turbina Banki (IREM) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) ,9 19

20 Esperienza in ENEL Esempi di impianti realizzati: DMV Mignano (VI) Turbina Kaplan in camera libera - Zeco Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) 190 4,6 4,7 20

21 Esperienza in ENEL Esempi di impianti realizzati: DMV San Giovanni Bianco (BG) Turbina Kaplan Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) 90 4,8 1,9 21

22 Esperienza in ENEL Esempi di impianti in progetto: Basso Piova 2 (TO) Impianto su derivazione irrigua Turbina Pelton Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) 45 77,5 0,06 22

23 Esperienza in ENEL Esempi di impianti in progetto: Ricadi (VV) Riattivazione impianto esistente Turbina Pelton Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) ,2 23

24 Esperienza in ENEL Esempi di impianti in progetto: Lauria (PZ) Riattivazione impianto esistente Turbina Banki (Ossberger) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) ,5 24

25 Esperienza in ENEL Esempi di impianti : Fonderia (2012) RS - Fonderia (Ritz-Atro) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s)

26 Esperienza in ENEL Esempi di impianti in progetto: Bordogna 0 RS alla presa di Bordogna Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) ,

27 Esperienza in ENEL Esempi di impianti IN PROGETTO: Isola Serafini DMV alla traversa di Isola Serafini Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) 2x Il più grande impianto (~ 8 MW) per DMV in ITALIA!!! 27

28 Esperienza ENEL all estero Esempio di impianto in costruzione: Huampani HER (Perù) Recupero salto nel canale di scarico della centrale esistente di Huampani Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) 700 4,

29 Esperienza ENEL all estero Esempio di impianto in costruzione: Huampani HER (Perù) Turbine Streamdiver (Voith) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) 700 4,

30 Esperienza in ENEL Particolarità Nel campo del Mini Hydro negli ultimi anni sono state proposte dal mercato molte soluzioni e questo è proprio in linea con lo spirito di recuperare i salti residui o realizzare centraline per utilizzo dei rilasci DMV o Deflussi Ecologici. In particolare la spinta per poter avere impianti meno costosi è stata anche indirizzata verso soluzioni con minore necessità di opere civili. Es. Soluzioni VLH Hydromatrix Turbinator etc.. 30

31 Particolari tipologie di turbina Turbine In linea da installare su tubazioni: in genere Propeller con generatore a magneti permanenti es. KAWASAKI Ring power es. CLEANPOWER Turbinator 31

32 Particolari tipologie di turbina Turbine In linea da installare su tubazioni: in genere Propeller ma anche Kaplan con possibili soluzioni in SERIE es. TOSHIBA E-Kids es. VOITH Micro tubular turbine MTTG Anche a pale ruota mobili 32

33 Particolari tipologie di turbina Turbine Bulbo non tradizionali es. HSI Mobile Kaplan Bulb es. FELLA Dive turbine - 33

34 Particolari tipologie di turbina Turbine Bulbo non tradizionali da disporre a file od a matrice es. VOITH Streamdiver es. ANDRITZ Hydromatrix- Straflomatrix 34

35 Particolari tipologie di turbina Altre soluzioni. es. BONCIANI Ruote idrauliche su canali es. NATALENERGY SLH 35

36 Mini hydro SHPP Revamp Generatori a magneti permanenti Tipologia Kaplan V. con generatore PMG immerso in acqua - ZECO Esempi di impianti : Tagliuno Gr. 1 (2016) Tagliuno ottimizzazione produzione Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s)

37 Mini hydro SHPP Revamp Generatori a magneti permanenti Tipologia Kaplan compatta con generatore PMG in vasca Esempi di impianti realizzati: Tagliuno Gr. 1 (2016) - (ZECO) Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s)

38 Mini hydro SHPP Revamp Generatori a magneti permanenti Tipologia VLH ordine a STE (Very Low Head della ditta MJ2) Esempi di impianti realizzati: Traversa di ALA (2013) [HDE] N 2 gruppi per recupero energia dal rilascio del DMV sulla Traversa Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) 400 3,39 15,2 38

39 Mini hydro SHPP Revamp Generatori a magneti permanenti Kaplan con generatore PMG immerso in acqua Esempi di impianti realizzati: DMV PANPERDUTO (2015) N 2 gruppi Zeco [EGPV] Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s) 574 4,72 14,5 Impianto in fregio al canale Impianto vista presa 39

40 Mini hydro SHPP Revamp Generatori a magneti permanenti Tipologia Kaplan verticale con generatori tradizionali all aperto Esempi di impianti realizzati: TURBIGO II (2007) (HE Hydroenergi) Soluzione tradizionale per confronto con soluzione di PANPERDUTO Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s)

41 Mini hydro HPP Revamp Generatori a magneti permanenti Tipologia Kaplan con generatori PMG immersi in vasca (EcoBulb ANDRITZ) Esempi di impianti realizzati: PONTEFIUME (2016) [ANDRITZ] Potenza (kw) Salto (m) Portata (m 3 /s)

42 Mini hydro SHPP Revamp Generatori a magneti permanenti RENDIMENTI DEI GENERATORI Rendimenti generatori da gare ENEL Confronto tra soluzioni predisposto da un fornitore per un generatore da 1 MW 42

43 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI RIFLESSIONI E CONSIDERAZIONI 43

44 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Nuovi tipi di turbine volumetriche 44

45 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Riflessioni e Considerazioni Nell ambito del percorso di crescita delle rinnovabili la presenza degli impianti small hydro va considerata in modo razionale, alla luce degli aspetti positivi e negativi: - Elevata pressione sulle tariffe e quindi sui costi per confronto con le tecnologie rinnovabili concorrenti; - Ricerca continua su tecnologie elettromeccaniche aggiornate e tali da consentire interventi contenuti sulle opere civili con riduzione costi e semplicità operativa; - Attenzione sempre più elevata alla sostenibilità ambientale ed all uso condiviso della risorsa. 45

46 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Riflessioni e Considerazioni Layout Mis 46

47 CENTRALINE DMV O SALTI RESIDUI Riflessioni e Considerazioni Layout S.Caterina 47

48 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Riflessioni e Considerazioni Layout Pontesei 48

49 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Riflessioni e Considerazioni 49

50 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Riflessioni e Considerazioni 50

51 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Riflessioni e Considerazioni 51

52 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Riflessioni e Considerazioni 52

53 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Riflessioni e considerazioni DMV MIS - Attivo DMV MIS -Passivo 53

54 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Riflessioni e considerazioni 54

55 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Possibilità di sviluppi ulteriori in Italia ed all estero Cultura del miglioramento continuo Utilizzi innovativi ad es.: Fornitura di servizi di rete da SHPP e Storage US Department of Energy Energy Efficiency & Renewable Energy Integrated Hydropower and Storage Systems Operation for Enhanced Grid Services The Challenge: Constructing a new, large hydropower plant is a challenging proposition with multiple dimensions. Additionally, a significant (~65 GW) untapped, small head, hydro resource exists in the US. Grand challenge of emulating the behavior of a large hydropower plant by combining and cohesively controlling multiple, small Run Of River - HPP with energy storage. US DoE Feb

56 CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI Esperienza in ENEL GRAZIE PER L ATTENZIONE! 56