Scusandomi per le assenze di questi giorni dovute a cause di forza maggiore, proseguiamo con la nostra rubrica Energia e Futuro dove stiamo affrontando il tema dell’energia Idroelettrica due post orsono, e quest’oggi, dopo avere prima introdotto l’argomento e successivamente iniziato a presentare la valutazione energetica di un impianto idroelettrico ad acqua fluente, terminiamo queste valutazioni presentando la seconda parte del progetto.
PROGETTO DELL’IMPIANTO
L’impianto ad acqua fluente richiede di operare drastiche modifiche al corso d’acqua intercettandolo e canalizzandolo in modo da inviare l’acqua alla turbina riducendo al minimo le perdite di carico, che nel caso di un uso diretto del corso d’acqua sarebbero state elevate a causa della scabrezza del greto del corso d’acqua.
Il corso d’acqua non viene completamente intercettato, ma si lascia quello che viene definito come il “deflusso minimo vitale” (in genere il 10%) necessario a salvaguardare (almeno in parte) le condizioni ambientali del corso d’acqua e di quanto dipende da esso nel tratto compreso tra l’opera di presa e lo scarico della turbina.
A titolo di esempio si può considerare il seguente schema di impianto:
Riordinando i dati delle portate in funzione del numero di giorni in cui sono disponibili (presentati nel precedente post), è possibile costruire la curva delle durate.
Nel caso in esempio si ottiene il seguente andamento:
E’ immediato notare come nel caso in esame, valori elevati di portata risultino disponibili solo per pochi giorni, mentre mano a mano che il valore della portata si riduce, la disponibilità di qeusta risulti maggiore.
Dimensionare la turbina in funzione della portata massima avrebbe come conseguenza una turbina che opererebbe a basso rendimento e con conseguente minore produzione elettrica di quanta se ne avrebbe con una turnina più piccola, oltre che una spesa maggiore in quanto il costo della macchina è strettamente correlato alle sue dimensioni.
Dall’altra parte una turbina dimensionata per la portata minima presenterebbe problemi simili, pertanto la scelta ottimale è dettata dall’individuazione del giusto equilibrio tra diversi parametri.
Si può valutare la portata media eseguendo la sommatoria delle portate pesate per le rispettive durate diviso 365 e si ottiene per il caso in esame una portata media pari a 5 mc/s (metri cubi al secondo).
Il deflusso minimo vitale (DMF), ovvero la portata minima da lasciare al corso d’acqua originario è il 10% della portata nominale, ovvero 0.5 mc/s, pertanto la portata nominale sarà pari alla portata media meno il DMF, ovvero 4.5 mc/s.
La scelta della turbina avviene in base a vari parametri come il salto geodetico e la portata attraverso l’impiego di opportuni diagrammi, e per il caso sotto esame la scelta ricade su una turbina di tipo Francis caratterizzata dal seguente curva di rendimento:
Risulta importante valutare le perdite di carico dell’impianto in modo da valutare quale risulta essere l’andamento del rendimento dello stesso in quanto influenzerà la produzione di energia complessiva, ma vista la lunghezza di tali calcoli risulta più semplice non riportarli ma limitarsi a mostrarne l’andamento in funzione della portata (intendendo con condotta il complesso della condotta, griglia e valvola):
La produzione di energia, tenuto conto di tutto ciò, sarà:
La potenza nominale dell’impianto, nota l’energia prodotta, si valuta immediatamente e risulta pari a 3.82MW, mentre il coefficiente di utilizzazione si valuta confrontando l’energia prodotta con quella che sarebbe stata prodotta nel caso in cui l’impianto avesse operato sempre in condizioni nominali, e per il caso in esame risulta pari a 0.8 con un numero di ore equivalenti di funzionamento a potenza nominale pari a 7006 ore/anno.
L’ordine di grandezza per i costi è di circa 3Milioni di Euro per un impianto del genere.
Anche per oggi abbiamo concluso, e scusandomi ancora l’assenza di lunedì, vi ricordo che riprenderemo come di consueto lunedì mattina con la nostra ormai abituale rubrica sui temi dell’energia… vi aspetto!
