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Diffusione delle fonti energetiche rinnovabili La Mini – idraulica

Diffusione delle fonti energetiche rinnovabili La Mini – idraulica. PAOLO MORGANTE ENEA paolo.morgante@enea.it. La risorsa idroelettrica ha rappresentato nel passato l’unica fonte di energia disponibile che ha permesso lo sviluppo economico, industriale e sociale del nostro Paese.

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Diffusione delle fonti energetiche rinnovabili La Mini – idraulica

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  1. Diffusione delle fonti energetiche rinnovabili La Mini – idraulica PAOLO MORGANTE ENEA paolo.morgante@enea.it

  2. La risorsa idroelettrica ha rappresentato nel passato l’unica fonte di energia disponibile che ha permesso lo sviluppo economico, industriale e sociale del nostro Paese.

  3. Energia idroelettrica Gli impianti idroelettrici trasformano l’energia potenziale dell’acqua in caduta in energia meccanica per mezzo di turbine (motori primi) solidali a generatori elettrici che trasformano l’energia meccanica di rotazione della turbina in energia elettrica. Sono gli Stati Uniti a possedere il numero maggiore di centrali idroelettriche al mondo e a detenere il primato della potenza installata (circa 100 GW). Nei PVS riscontriamo una maggiore possibilità di sfruttamento idroelettrico mentre in Europa il potenziale residuo è limitato (circa il 20% del tot.).

  4. Potenza di un impianto P(kW) = Q(m³/s) H(m) η P= potenzaelettrica; Q= portata max; H= saltonetto; η= rendimento tot. circa 8 (prodotto:g, rend. turbina, generatore, moltiplicatore di giri, trasformatore) E (kWh) = P (kW) 4500 (h) L’energia prodotta (E) è la potenza erogata in un certo periodo di tempo.

  5. Classificazione delle centrali • Mini-idraulica (SmallHydroPower, SHP) indica centrali idroelettriche con potenza inferiore a 10 MW. • Classificazione centrali idroelettriche di piccola taglia (*) • Micro centrali idroelettriche P <100kW • Mini centrali idroelettriche P <1.000 kW • Piccole centrali idroelettriche P <10.000 kW • P (kW)= potenza generata dalla centrale in condizioni normali • (*) secondo UNIDO, Organizzazione delle Nazioni Unite per lo Sviluppo Industriale

  6. Centrali idroelettriche • Le strutture di una centrale idroelettriche sono: • Opere di ritenuta • la diga, che dà origine all’invaso (traversa, sbarramento); • Opere di adduzione • sono le gallerie e le condotte in pressione che convogliano l’acqua dall’invaso al fabbricato di produzione; • Fabbricato di produzione • è l’edificio, (esterno o interrato) dove sono collocati i gruppi idroelettrici costituiti da turbine e generatori elettrici; • Opere di restituzione • è il canale che restituisce al corso d’acqua la portata transitata attraverso i gruppi idroelettrici.

  7. Centrali idroelettriche Schema di una mini - centrale idroelettrica LEGENDA

  8. Impianti idroelettrici • Impianti ad acqua fluente: privi di qualsiasi capacità di regolazione. La portata derivabile durante l’anno è funzione del regime idrologico del corso d’acqua; • Impianti a deflusso regolato: possono variare il flusso delle acque tramite un serbatoio di regolazione giornaliero, settimanale o mensile. • Impianti da pompaggio (reversibile): l’energia elettrica eccedente viene utilizzata per riportare nel serbatoio l’acqua che poi verrà utilizzata dalla stessa centrale per coprire momenti di forte domanda elettrica.

  9. Impianti idroelettrici Piccola portata (Q<10m³/s); Media portata (Q=10÷100m³/s); Grande portata (Q=100÷1000m³/s); Altissima portata (Q>1000m³/s). Salto basso 2-30m; Salto medio 30-100m; Salto alto oltre 100m

  10. Turbine e salti netti La turbina incide fino al 40% del costo totale di un impianto idroelettrico

  11. Classificazione: turbine Pelton • Turbina ad azione: l’acqua colpisce le pale della turbina con la max velocità corrispondente al salto netto (H) dell’impianto (es. mulino). • Adatta per elevati salti (H) e basse portate (Q).

  12. Classificazione: turbine Francis • Turbina con valori medi di grado di reazione: l’acqua si muove come in una condotta in pressione. • Adatta per salti medi (H) e medie portate (Q).

  13. Classificazione: turbine ad elica (Kaplan) • Turbina con alto grado di reazione. • Adatta per bassi salti (H) e alti valori di portata (Q).

  14. Produzione di energia idroelettrica • La variazione di energia prodotta da un impianto idroelettrico, dipende dai seguenti fattori: • La variazione delle precipitazioni meteoriche negli anni. • Il bilancio tra gli impianti dismessi, quelli riattivati e quelli di nuova realizzazione. • I periodi di fermo dell'impianto (manutenzione, fermo biologico, eventi catastrofici, ecc.).

  15. Produzione di energia da FER

  16. Produzione idroelettrico UEEurostat, 2008

  17. SHP in UE – 27: scenario 2020(2008, SHERPA Strategic Study for Development of SHP)

  18. Perché la mini-idraulica? • Fonte Energetica Rinnovabile. • Limitato impatto ambientale. • Recupero impianti abbandonati/dismessi. perché considerati antieconomici ……. • Opportunità di lavoro specializzato. • Opportunità di realizzare impianti per usi promiscui (irrigazione, allevamento ittico, riserva idrica, ecc.).

  19. Perché la mini-idraulica? • Decentramento produttivo. • Risposta alla domanda di energia di piccole e medie comunità (compatibilità fra domanda e offerta). • Costi di manutenzione contenuti. • Lunga vita dell’impianto. • Tecnologia matura (sicurezza).

  20. Investire nella mini-idraulica • Osservare la legislatura vigente e gli incentivi statali. • Operare per ottenere il consenso della popolazione. • Controllo adduzioni a monte e a valle dell’impianto. • Eseguire l’analisi storica delle oscillazioni delle portate medie dell’asta fluviale.

  21. Investire nella mini-idraulica • Verificare i principali parametri idraulici (caduta e portata): tempi di ritorno dell’investimento. • Studio delle caratteristiche idrologiche dell’asta fluviale (DMV):uso eco-sostenibile della risorsa. • Progettazione, pianificazione e realizzazione (riattivazione) dell’impianto: confrontabilità. • Tecnologia matura: investimento garantito. • Politiche energetiche e sociali.

  22. Ambiente e SHP • Centrale idroelettrica di 5 MW in un anno, produce energia pari a 1400 ton. di olio equivalente (Toe) di combustibile fossile. • Evita l’immissione in atmosfera di circa 16.000 tonnellate di CO2. • Provvede alle necessità di circa 1300 famiglie. • Produzione decentrata.

  23. Soluzioni per contenere l’impatto sul territorio • Impatto paesaggistico: • interramento dell’edificio e della rete elettrica, uso di materiali locali, armonizzazione dei colori dell’edificio che contiene l’impianto, infrastrutture commisurate alle dimensioni della centralina idroelettrica, sistemazione delle sponde fluviali eventualmente sommerse…. • Impatto Acustico: • insonorizzazione della stanza contenente l’impiantomeccanico ed elettrico e installazione di smorzatori di vibrazioni.

  24. Soluzioni per contenere l’impatto sul territorio • Emissioni in atmosfera: • filtraggio e condizionamento del locale impianti. • Impatto su Flora e Fauna: • scale per passaggio dei pesci e/o blocco biologico, limitata sommersione delle sponde, turbine fishfrendly. • Modifica del territorio durante i lavori: • utilizzo di materiali locali per eventuali strade o per opere di presa dell’impianto idroelettrico, la zona interdetta al pubblico deve essere delimitata e vigilata.

  25. Soluzioni per contenere l’impatto sul territorio • Modifica della portata: • rispetto del “Deflusso Minimo Vitale” (stima della portata sfruttabile in base alle caratteristiche del fiume), analisi storico-statistiche, scenario previsto. • Impatto elettromagnetico: • interramento edificio e rete elettrica. • Impatto psico-sociale: • valore percepito dalla popolazione locale verso il “loro” ambiente di vita, evitare di “calare” decisioni: coinvolgimento e partecipazione dei residenti, comunicazione efficace.

  26. SHP… • SHP non è un grande impianto ridotto. • Le economie di scala rendono gli SHP proporzionalmente più costosi. • SHP spesso realizzati per alimentare industrie o piccoli villaggi montani isolati (decentramento produttivo UE). • Aumenta l’interesse per FER: aumento costo kWh; salute; inquinamento; Kyoto.

  27. Iter autorizzativo • Autorizzazione alla derivazione delle acque pubbliche richiesta alla Regione attraverso l’Ufficio del Genio Civile. • Autorizzazione circa l’impatto sull’ambiente (tipologia zone, >200 lt/sec). • Sovrintendenza dei beni territoriali se l’impianto è previsto in una zona soggetta a vincoli ambientali.

  28. Iter autorizzativo • Comunicazione Min. Industria, all’Ufficio tecnico delle imposte di fabbricazione della provincia (UTIF). • Domanda al Corpo Forestale dello Stato in caso di sterri. • Autorizzazione e costi di allacciamento alla rete elettrica. • Concessione edilizia per costruzione edifici.

  29. RIFERIMENTI www.enel.it/attivita/ambiente/magazine/energy www.esha.be www.aper.it www.esha.be/fileadmin/esha_files/documents/SHERPA/SHERPA_Printable_Report.pdf paolo.morgante@enea.it

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