VALUTAZIONE DEL CARICO TERMICO Le industrie petrolifere (raffinerie), metallurgiche, chimiche ecc. producono un cascame di calore che viene smaltito nelle acque dei fiumi, dei laghi o dei mari (acque di raffreddamento degli impianti). Tali scarichi termici possono perturbare l ambiente acquatico a causa dell importanza della temperatura nei processi fisici, chimici e biologici. Necessità di valutare i carichi ammissibili.
SCARICO NEI CANALI O NEI FIUMI Il bilancio termico tra monte e valle dello scarico permette di valutare l incremento termico medio Δtmix: Δtmix = QR QF ΔT0 Dove: QR = portata dell acqua di raffreddamento QF = portata del fiume
Il cascame di calore di una centrale termoelettrica può essere smaltito in atmosfera (in parte) attraverso le cosiddette torri di raffreddamento. Le acque di raffreddamento si caricano in genere di calore passando attraverso il condensatore per un ΔT 0 =10 C. Una centrale termoelettrica di 1.000 MW richiede circa 30 m 3 s -1 di acqua per il suo raffreddamento.
SCARICO TERMICO IN MARE L acqua di mare per raffreddamento viene prelevata ad alcune centinaia di metri dalla costa (8-10 m di profondità) e scaricata sulla linea di costa mediante un diffusore superficiale. Si preleva acque più fredde (sotto il termoclino) e si rilasciano in superficie (e quindi in atmosfera). Il pennacchio termico coinvolge uno strato superficiale di circa 2 3 m di spessore al massimo.
COMPORTAMENTO DEGLI EFFLUENTI CALDI IN ACQUA La perturbazione termica in acqua può essere divisa in 2 zone: CAMPO VICINO e CAMPO LONTANO. Nel CAMPO VICINO la diffusione del calore è governata unicamente dalle caratteristiche geometriche dell opera di restituzione e dall idrodinamica del getto. La descrizione del CAMPO VICINO è sufficiente a verificare il rispetto dei limiti di legge. Nel CAMPO LONTANO la distribuzione del calore è governata dalle caratteristiche idrologiche del corpo idrico ricevente (stratificazione termica, correntometria, densità delle acque ecc.).
MODELLI MATEMATICI Esistono modelli matematici per descrivere i fenomeni di diffusione. Questi modelli utilizzano contemporaneamente tre insiemi di equazioni differenziali: equazioni di moto (rimescolamento delle acque); equazioni di continuità (bilanci di massa, calore e quantità di moto); equazioni di scambio termico con l atmosfera.
ORIGINE E MODALITÀ DEGLI SCARICHI TERMICI NELLE ACQUE SUPERFICIALI Il calore di rifiuto è connesso ai processi di produzione di energia meccanica a partire da energia termica nonché a tutti i processi industriali che prevedono la produzione di calore. Una centrale termoelettrica rappresenta una fonte importante di scarichi termici. Il RENDIMENTO TERMICO COMPLESSIVO (η) di una centrale termoelettrica misura quale parte di energia termica di alimentazione tramite combustibili viene convertita in energia elettrica. La differenza (1-η) misura la quantità di calore che viene scaricata. In genere η = 0,4 (= 40%).
È possibile anche in questo caso applicare modelli matematici.
Normativa Italiana La legislazione italiana pone i seguenti limiti: la temperatura allo scarico non deve superare i 35 C; l incremento della temperatura del mare non deve superare in nessun caso i 3 C oltre i 1000 m di distanza dal punto d immissione; deve essere evitata la formazione di barriere termiche alla foce dei fiumi; la variazione massima tra la temperatura media di qualsiasi sezione del corso d acqua a monte ed a valle dello scarico (ΔT i ) non deve superare i 3 C; su almeno metà di qualunque sezione a valle tale variazione non deve superare 1 C; non si tiene conto della quantità di calore scaricato ma delle possibili perturbazioni sull ecosistema acquatico.
CRITERI E METODOLOGIA PER LA VALUTAZIONE DEL CARICO AMMISSIBILE L impatto generato da tale scarico termico è connesso sia al prelievo di acqua (distruzione degli organismi planctonici) e sia allo scarico termico (effetti sulle componenti fisiche, chimiche e biologiche delle acque). Necessità della V.I.A. per valutare l accettabilità dell impianto in un particolare sito. In genere è accettabile un piccolo incremento generalizzato della temperatura rispetto al valore naturale. Per definirlo si fa riferimento alla VARIABILITÀ NATURALE NON ESTREMA.
Le acque calde possono essere scaricate o sul pelo dell acqua o sul fondo del mare (mediante tubazioni munite di diffusore). Nel primo caso il calore passa in atmosfera mediante evaporazione. Nel secondo caso il calore viene distribuito nella massa d acqua sovrastante il diffusore.
Necessità di uno studio approfondito del sito di scarico soprattutto per quanto concerne gli aspetti biologici (habitat particolari, nursery area, barriere termiche ecc.). I modelli matematici disponibili per valutare le perdite delle risorse naturali a seguito degli scarichi termici non sono molto affidabili poiché non sono noti tutti gli effetti biologici positivi e negativi, della temperatura.