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Energie Rinnovabili da Fonte non Solare Energia Idraulica

Energie Rinnovabili da Fonte non Solare Energia Idraulica. Corso di Formazione ESTATE. Daniele Cocco Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università degli Studi di Cagliari cocco@dimeca.unica.it http://dimeca.unica.it/~cocco/. Luglio 2010. La storia dell’energia idraulica.

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Presentation Transcript

  1. Energie Rinnovabili da Fonte non SolareEnergia Idraulica Corso di Formazione ESTATE Daniele Cocco Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università degli Studi di Cagliari cocco@dimeca.unica.it http://dimeca.unica.it/~cocco/ Luglio 2010

  2. La storia dell’energia idraulica Dall’epoca Romana … agli inizi del ’900.

  3. La storia dell’energia idraulica

  4. La storia dell’energia idraulica

  5. La storia dell’energia idraulica

  6. La storia dell’energia idraulica

  7. Pelton (1900) Francis (1840) Kaplan (1910)

  8. Il ciclo dell’acqua Precipitazione Evaporazione

  9. Lo schema di impianto E = m ∙ 9,81 ∙ H0

  10. Potenziale idraulico Precipitazioni medie annue di 1000 mm (800 mm sulla terraferma e 1250 mm sui mari) La superficie delle terre emerse è di circa 150 milioni di km2 Il volume d’acqua corrispondente è pari a circa 0,8x150 1012=120 000 miliardi di m3/anno (circa 50000 al netto della evaporazione)

  11. Potenziale idraulico Tale volume ritorna al mare con un salto medio di 400-500 m L’energia idraulica potenzialmente disponibile varia pertanto da 50000 a 70000 TWh/anno, peraltro ridotta del 15-20% per via dei rendimenti delle turbine In realtà quella tecnicamente utilizzabile è solo il 30-40% e quella economicamente utilizzabile il 10-15%, ovvero 6000-12000 TWh/anno

  12. La produzione attuale Ci sono margini ampi per sfruttare il potenziale idraulico soprattutto in Asia, Cina e Africa (es. Cina, Diga delle tre Gole, 26 turbine da 700 MW, 40 miliardi di mc, 17 anni di costruzione, 1 milione di persone evacuate)

  13. La situazione in Italia Produzione in Italia di energia idroelettrica.

  14. La situazione in Italia Potenza degli impianti idroelettrici italiani.

  15. Situazione Impianti al 2009 (6,3%)

  16. Bilancio dell’energia elettrica 18,3% 4,3%

  17. Bilancio dell’energia elettrica Il contributo delle Rinnovabili è stato del 22,6% nel 2009 contro il 18,5% del 2008

  18. Lo schema di impianto

  19. Classificazione degli impianti • Gli impianti si suddividono in: • Impianti ad acqua fluente (10-12%) • Impianti a bacino (40-45%) • Impianti di pompaggio (40-45%

  20. Classificazione degli impianti

  21. Impianti ad acqua fluente Impianti senza canale derivatore

  22. Impianti ad acqua fluente Impianti intubati

  23. Impianti inseriti in canali irrigui Camera di carico Centrale Canale di bypass

  24. Impianti inseriti in canali irrigui Su canale preesistente solo piccola presa con ridotto allargamento del canale

  25. Impianti nel sistema di fornitura dell’acqua potabile

  26. Impianti a bacino Centrali a piede di diga

  27. Impianti a bacino Turbina a sifone

  28. Gli impianti di pompaggio Sono costituiti da due bacini uno a monte e uno a valle collegati da una condotta La macchina è di tipo reversibile, ossia può funzionare sia come pompa sia come turbina Di giorno, l’acqua del bacino di monte fluisce a valle e produce energia Di notte l’eccesso di energia della rete viene utilizzato per pompare il fluido dal bacino di valle a quello di monte

  29. Gli impianti di pompaggio In realtà consumano energia come si evince facilmente calcolando il rendimento dell’impianto. I rendimenti complessivi degli impianti di pompaggio sono dell’ordine del 65-75%.

  30. Le risorse idrauliche

  31. Le risorse idrauliche

  32. Le risorse idrauliche Precipitazioni in Sardegna nel 2004-2005.

  33. La curva dei deflussi

  34. L’idrogramma delle portate

  35. Il diagramma delle durate

  36. Il rendimento e la potenza

  37. Le opere di presa e la diga

  38. Le perdite alla presa • kB = fattore di ostruzione • = inclinazione griglia b = spessore barra a = luce fra le barre cG = velocità dell’acqua  = angolo sulla corrente fluida

  39. Le perdite nel canale aperto i = pendenza canale LCL = lunghezza canale

  40. Le perdite nella condotta f = fattore d’attrito (dall’abaco di Moody) LCF = lunghezza condotta DCF = diametro condotta cCF = velocità dell’acqua f

  41. Le altre perdite kJ = coefficiente di perdita cCF = velocità dell’acqua

  42. Le turbine idrauliche

  43. La turbina Pelton

  44. La turbina Pelton

  45. La turbina Francis

  46. La turbina Francis

  47. La turbina Francis

  48. La turbina Francis

  49. La turbina Kaplan

  50. La turbina Kaplan

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