L’Energia idroelettrica

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Energia Idroelettrica

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Energia Idroelettrica

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Energia Idroelettrica

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Legislazione

• PROTOCOLLO DI KYOTO: i paesi industrializzati si impegnano a ridurre entro il 2012 le emissioni di CO2 del 5,2% rispetto al1990 (stipulato nel dicembre del ’97) ;

• LEGGE 20‐20‐20: Ci si aspettava venissero definiti gli obiettivi e le strategie per ridurre su scala mondiale le emissioni di CO2;

• I CERTIFICATI VERDI: nuova struttura di incentivazione delle fonti rinnovabili.

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Un corso d’acqua deriva dalle precipitazioni …

ma in realtà dipende dall’energia solare

Ciclo Idrologico

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Centrali nel MondoTipoTipocentralecentrale

USAUSA CanadaCanada CinaCina GiapponeGiappone UEUE

TermoTermo 71,8%71,8% 29%29% 80,3580,35%%

59,3%59,3% 50,8%50,8%

NucleareNucleare 20,8%20,8% 13%13% 1,2%1,2% 3030’’7%7% 33,3%33,3%

IdroIdro 5,7%5,7% 56,7%56,7% 9%9% 18,4%18,4% 13,6%13,6%

Solare Solare eolica eolica geotermicageotermica

1,7%1,7% 1,3%1,3% 1%1% 0,1%0,1% 2,3%2,3%

Produzione di elettricità nel mondo

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Organizzazione del mercato elettrico in Italia• Produttori;

• Gestore Mercato Elettrico (GME);

• Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale;

• Grossisti;

• Distributori;

• Mercato Vincolato;

• Mercato Libero;

• Acquirente Unico.

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Gli impianti in Italia• Rese: 48000 GWh

• Numero: 2005 centrali

• Locazione:

Piemonte, Valle d’Aosta e Liguria: 539  

potenza prodotta: 4.350,9 MW

Trentino, Friuli e Veneto: 630 

potenza prodotta: 4.592,5 MW

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Le Risorse …Portata e Salto

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Cos’è l’energia idroelettrica

E’ una fonte di energia rinnovabile che sfrutta la potenza dell’acqua che, in particolari condizioni, è in grado di trasformare l’energia meccanica in energia elettrica.

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Da dove si ricava?• Dai laghi o da baciniartificiali, l’acqua viene convogliata ,attraverso condutture forzate, a valle.

• Dai fiumi aventi una consistente portata d’acqua e un regime costante nell’arco dell’anno. Viene fatta aumentare l’energia cinetica.

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DIGA: ha lo scopo di creare una riserva d’acqua, tramite la  costruzione di un bacino artificiale, e di conseguenza creare un dislivello.

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CONDOTTA FORZATA: convoglia l’acqua dal bacino fino alle turbine

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POZZO PIEZOMETRICO: 

ha il compito di smorzare le enormi sovrappressioni che si generano quando la turbina viene fermata per evitare effetti a colpo d’ariete. 

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Portata, Salto e Potenza

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Il bacino idroelettrico:  due tipi di centrali

• A salto: si utilizzano grandi altezze di caduta dell’acqua nelle regioni montane 

• Ad acqua fluente: utilizzano grandi masse d’acqua corrente che superano piccoli dislivelli  

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En. Potenziale >>En. Potenziale >> En. Cinetica >>En. Cinetica >> En. ElettricaEn. Elettrica

Centrale IDROELETTRICA

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Le centrali..Serie di opere di ingegneria idraulica Serie di opere di ingegneria idraulica

posizionate in una certa successione allo scopo posizionate in una certa successione allo scopo di ottenere energia elettrica da masse ddi ottenere energia elettrica da masse d’’acqua acqua

in movimentoin movimento

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Turbina Una turbina è una macchina che converte l’energia cinetica e/o potenziale di un fluido, ad esempio acqua o vapore acqueo, e la trasforma in energia meccanica.

Centrale IDROELETTRICAEn. cinetica ‐> en meccanica

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Alternatore

Legge di Faraday‐Neumann‐Lenz

Centrale IDROELETTRICAEn. meccanica ‐> en elettrica

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Alternatore

Centrale IDROELETTRICACentrale IDROELETTRICAEn. meccanica En. meccanica --> en elettrica> en elettrica

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Classificazione delle centrali Idroelettriche

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Centrale ad acqua fluente

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Centrale a piede di diga

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Centrale ad accumulo a pompaggio

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Centrale su linea di approvvigionamentoEs: impianto su canali di irrigazioneEs: impianto su canali di irrigazione

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Scelta della Turbinain base al salto

Turbina MichellTurbina Michell--Banky Banky 3 / 200 mt3 / 200 mt

Turbina Turgo Turbina Turgo 50 / 250 mt 50 / 250 mt

Turbina Francis Turbina Francis 10 / 350 mt10 / 350 mt

Turbina Pelton Turbina Pelton 50 / 1300 mt50 / 1300 mt

Turbina Kaplan Turbina Kaplan 2 / 20 mt2 / 20 mt

Turbina SaltoTurbina Salto

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Tipi di turbine

PeltonPelton Turgo Turgo CrossCross--FlowFlow

Francis Francis KaplanKaplan

Turbina Turbina ad azionead azione

Turbina ad Turbina ad azioneazione

Turbina Turbina ad azionead azione

Turbina a Turbina a reazionereazione

Turbina a Turbina a reazionereazione

Salti di 15 Salti di 15 -- 300 m300 m

Salti di 5 Salti di 5 --200 m 200 m

Salti di 10 Salti di 10 –– 350 m350 m

Salti di 2 Salti di 2 ––20 m20 m

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Turbina Kaplansalto 2 ‐ 20 mt

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Turbina Michell ‐ Bankysalto 3 – 200 mt

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Turbina Turgosalto 50 ‐ 250 mt

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Turbina Francissalto 10 ‐ 350 mt

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Turbina PeltonTurbina Peltonsalto 50 salto 50 –– 1300 mt1300 mt

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Turbina per bassi saltiTurbina per bassi saltiTurbina a cocleaTurbina a coclea

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Sistemi Francis e PeltonSistemi Francis e Pelton

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Sistemi Kaplan e Pelton

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• ALTERNATORE: trasforma l’energia meccanica in energia elettrica da immettere in rete. L'alternatore ècostituito da:

‐ Una parte fissa: statore;

‐ Una parte mobile: rotore.

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La corrente alternataLa corrente alternata è una corrente che cambia periodicamente, scorrendo ora in un senso ora nell’altro 

i(t) = i� sen(ωt + α�)

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IL TRASFORMATORE: serve ad innalzare il voltaggio della corrente in uscita dall’alternatore per evitare eccessive perdite di energia in linea (principio dell’induzione elettromagnetica).

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L’induzione elettromagneticaQuando un conduttore è percorso da corrente elettrica genera attorno a se un campo magnetico che crea una tensione indotta, senza contatto fisico ma solo magnetico.

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Il “cammino” dell’elettricità

Come viene distribuita l’energia elettrica42

Potenza di centrale

Potenza Teorica sviluppabile ( Watt )

Pt = H x Q x g x ps H = salto in mtQ = portata in m3/secg = 9,8 m/sec2 ps = peso specifico acqua

1000 Kg/m3

Potenza Netta sviluppabile ( Watt )

Pn = Pt x n Pt = potenza teorica Wattn = rendimento ( da 0 a 1 ) 43

Problemi ambientali

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Impatto ambientale• intervento edilizio, come la costruzione di laghi artificiali 

• in fase di costruzione ha un impatto visivo ed estetico molto forte

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• Alterazione  delle portata fluviale e conseguente cambiamento del microclima  

• Problemi di sicurezza in caso di terremoti e frane

• Esodi forzati di popolazione 

• Diminuzione della fertilità dei terreni a valle

• Diffusione di malattie trasmesse dai parassiti che si moltiplicano nei bacini

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Problemi per il letto fluviale• la naturale sedimentazione riempie il letto fluviale;

• sbarramenti bloccano il trasporto solido dei fiumi;

• alterazione dell’equilibrio tra l’apporto solido e l‘attivitàerosiva nel corso dell’acqua a valle;

• erosione delle coste;

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Il disastro del Vajont• 9 ottobre 1963 alle ore 22.39

• una frana staccatasi dal monte Toc precipita nel bacino della diga del Vajont

• un'onda scavalca la diga e travolge distruggendolo il paese di Longarone 

• 1910 vittime

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Panoramica della Valle del Vajont. Si nota la frana di 260 milioni di metri cubi staccatasi dal Monte Toc e precipitata nel bacino artificiale.

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La diga delle Tre Gole

• renderà disponibile 22.500 MW;

• è stata allagata una zona di 600 km x 2 km;

• 23 città demolite;

• 1,3 milioni di persone evacuate.

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Le guerre dell’oro blu

• La diga sul fiume Gange;

• Turchia, Siria e Iraq;• Cecoslovacchia e Ungheria

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Turchia, Siria e Iraq• La Turchia intende realizzare 22 dighe sull’Eufrate, che diminuirebbero drasticamente il livello delle acque del fiume disponibili per l’Iraq;

• La più grande (Ataturk) completata nel ’91 è alta 454m;

• Similmente, quando la Siria cominciò il riempimento della nuova grande diga di Tabqa, questo causò la diminuzione di un quarto della portata idrica in Iraq;Per tutta risposta Saddam Hussein schierò le sue truppe alla frontiera e minacciando esplicitamente la diga 

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Cecoslovacchia e Ungheria• Nel ’77 danno il via al progetto Gabcikovo‐Nagymaros per la gestione delle acque del fiume Danubio che prevede la realizzazione di un sistema di sbarramenti e due centrali idroelettriche;

• Un nuovo studio sugli impatti ambientali dimostra che la diga di Nagymaros può nuocere all’ecosistema del fiume e ridurre le scorte di acqua potabile;

• La Cecoslovacchia vuole una revisione del progetto, mentre l’Ungheria preme per l’accantonamento definitivo del progetto;

• Il conflitto termina nel ’92. 

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La diga sul Gange

• l’ultima diga terminata

nel ’74 ha provocato 

tensioni tra India e 

Bangladesh; 

• L’India continua a costruire sbarramenti, impoverendo cosìla riserva idrica del Bangladesh, prosciugando 80 fiumi.

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