La salvaguardia dei serbatoi artificiali in Italia Gestione della risorsa, mantenimento opere, ampliamento capacità Roma, 28 ottobre 2010 IPOTESI DI RECUPERO PARZIALE DELL ENERGIA PERSA DA RILASCI PER DMV AUTORE Antonio Marini (*) (*) Enel, Produzione Idroelettrica Appennini
Premessa Il quadro giuridico italiano introduce il concetto di DMV già nell anno 1989 con la Legge n.183, fino arrivare all anno 1999 in cui, con il DLgs.152, i rilasci per minimo deflusso vitale sono menzionati chiaramente quale fattore imprescindibile nella stesura dei Piani di Tutela dei corsi d acqua. In effetti per i produttori idroelettrici il concetto di rilascio non è mai risultato nuovo in quanto circa il 40% delle concessioni hanno da sempre l obbligo, per disciplinare, di eseguire rilasci che variano, come entità, dall 1 al 4% della portata media del fiume. La novità delle norme sta nel fatto che i rilasci debbono avvenire da tutte le opere di captazione e, generalmente, con una quantità definita non a valle di studi puntuali sulle necessità dello specifico corso d acqua ma come risultato di una singola formula matematica valida in ogni caso e che spesso non rispecchia le reali necessità. Basti pensare che tutte le formule sono riconducibili ad un fattore moltiplicativo della superficie del bacino imbrifero afferente la sezione di captazione per cui, alle alte quote dove l ecosistema è più delicato, il corso d acqua sarebbe più penalizzato rispetto alle quote più basse dove il rilascio potrebbe anche risultare sovrabbondante. E inoltre il caso di sottolineare che in termini di perdita di energia, gli impianti del gruppo Enel vedrebbero decurtata la propria producibilità di circa il 13% con una maggiore emissione in atmosfera di oltre 3,5 milioni di tonnellate di CO 2. Con tali consapevolezze si è oculatamente dato spazio in alcuni casi alla sperimentazione dei rilasci ed alla conseguente valutazione degli effetti. Attualmente sono in corso sperimentazioni lungo alcune aste fluviali come ad esempio: il Toce, il Cairasca, il Devero, il Sagittario e tutte le aste della Toscana, dell Emilia e delle Marche; probabilmente se tale metodo venisse implementato per ogni corso d acqua si otterrebbero sicuramente le migliori soluzioni a salvaguardia di tutti gli interessi. Ipotesi di parziale recupero di energia persa Pur con tutte le premesse di cui sopra, nelle Regioni in cui il Piano di Tutela della Acque è stato deliberato e/o laddove sono stati sottoscritti accordi di sperimentazione, l obbligo dei rilasci dalle captazioni deve essere comunque ed in ogni caso assolto, accettando una inevitabile significativa perdita di energia. Dal punto di vista operativo, per ottemperare alle prescrizioni, non sempre le soluzioni sono immediate specie se si tratta di rilasci da una diga. In tali casi si può far ricorso, come soluzione temporanea in attesa della realizzazione di una definitiva, alla parzializzazione autorizzata di un organo di scarico con notevoli criticità
legate sia all usura progressiva delle tenute degli organi sia alla necessità di continua regolazione del grado di apertura in funzione della quota per stabilizzare i valori di rilascio. Tali considerazioni, insieme con l opportunità di riutilizzare l acqua persa anche con un salto ridotto, devono far prendere in esame la possibilità di realizzare di fatto una centralina a recupero del DMV. E evidente che i fattori e le criticità che possono influenzare le decisioni sono molteplici, come ad esempio: l esistenza o la possibilità di realizzare un punto di allaccio prima del rilascio a fiume, ad es. prima delle paratoie di fondo o mezzo fondo; l accessibilità, la natura e la classificazione dei luoghi; la complicazione delle prassi amministrative per l ottenimento della concessione o della variante non sostanziale alla concessione esistente; la disponibilità sul mercato di una serie di turbine universali per ampi campi di salto e portata; il ritorno economico dell investimento Studio di fattibilità Nel seguito si illustrerà una ipotesi realizzativa su una diga in cui, a seguito di accordo di sperimentazione condivisa, deve essere rilasciato un valore continuo giornaliero e per tutti i mesi dell anno pari a 200 litri/secondo, attualmente fatto defluire con la parzializzazione della paratoia dello scarico di mezzo fondo. La stima dell energia persa è di circa 2 GWh/anno L idea progettuale che si vuole percorrere è quella di effettuare il rilascio non più dallo scarico di mezzo fondo ma attraverso lo scarico di fondo bypassando le due paratoie in serie esistenti e turbinando il deflusso con una mini turbina. Le condizioni al contorno facilitano di molto la fattibilità del progetto considerato l esistenza sul posto di una tubatura a monte delle paratoie, oggi opportunamente tamponata, e una tubatura di scarico a valle che, in passato, alimentavano una turbinapompa a garanzia della manovrabilità delle paratoie stesse in caso di black out. Si aggiunga che il locale in parola è abbastanza ampio ed è facilmente accessibile.
Con tali premesse lo studio ha riguardato essenzialmente il dimensionamento dei macchinari. Fissata la portata di rilascio, pari a 200 litri/sec, l altro parametro fondamentale da determinare è il salto medio. Il salto medio viene individuato come differenza tra la quota di installazione della turbina e la quota media annua del bacino ricavata da media decennale. Nel grafico seguente è riportato l andamento medio mensile della quota del bacino: Quota media mensile del bacino (m.s.l.m.) 505 485 465 445 Per differenza si ottiene l andamento del salto disponibile nell anno come sotto riportato: Quota media disponibile (ml) 60 40 20 0 A portata di deflusso costante e con tali andamenti di salto disponibili si può ottenere la seguente potenza nel corso dell anno:
Potenza disponibile (kw) 72 70 77 83 83 84 77 64 50 48 56 68 Con tali ipotesi ne scaturisce il seguente dimensionamento: Dati Turbina Generatore Trasformatore Portat a 200 litri/sec Salto medio 48 m. Poten za 80 kw 100 kw 150 kva Tipo Asincrono Francis trifase Tensi one 400 V Rapp orto 400/20.000 Il calcolo della producibilità è consequenziale Producibilità (kwh) 53,6 47 57,3 59,8 61,8 60,5 57,3 47,6 36 35,7 40,3 50,6 La producibilità annua può essere stimata in circa 610 MWh con un recupero sull energia persa per DMV del 32%. Per poter procedere ad una analisi costibenefici ci si è basati su due ipotesi: costo di realizzazione 300 k
ricavo da vendita di energia al costo di 0,22 /Kwh per i primi 10 anni Tralasciando i calcoli, le valutazioni economiche confermano la redditività dell investimento. Lo studio sopra esposto rappresenta ovviamente solo una via per mitigare gli effetti derivanti dal rilascio per DMV che è un obbligo e, come tale, deve essere assolto per cui ogni sistema adottato deve essere ad alta affidabilità pur adottando soluzioni con bassi costi di esercizio e manutenzione. In ogni caso al di là delle varie soluzioni che tecnicamente si potranno intraprendere per recuperare parte dell energia persa, in generale, come produttori idroelettrici, ci si auspica che l intera problematica DMV, anche tenuto conto della Direttiva 2009/28 Promozione dell uso di energia da fonti rinnovabili, venga rivisitata rivalutando almeno alcune delle tante criticità evidenti come: ampliare il campo delle sperimentazioni condivise anche in quelle aste fluviali in cui il PTA non prevedrebbe tale possibilità; evitare rilasci su più opere di presa contigue sullo stesso bacino imbrifero accorpando il rilascio su un unico punto significativo; rivedere il concetto di fattore correttivo sulla componente idrologica anche laddove non siano in corso sperimentazioni; certezza dei valori di rilascio, definiti congiuntamente, fino alla scadenza delle concessioni.