2006 12 30 Piccoli Progetti Idroelettrici Min Risorse...

Corso per l’analisi di progetti con energie puliteCorso per l’analisi di progetti con energie puliteAnalisi piccoli progetti idroelettriciAnalisi piccoli progetti idroelettriciAnalisi piccoli progetti idroelettriciAnalisi piccoli progetti idroelettriciAnalisi piccoli progetti idroelettriciAnalisi piccoli progetti idroelettriciAnalisi piccoli progetti idroelettriciAnalisi piccoli progetti idroelettrici

Piccolo progetto idroelettrico da fiume, Canada

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.Foto: SNC-Lavalin

ObiettiviObiettiviObiettiviObiettiviObiettiviObiettiviObiettiviObiettivi

•• Rivedere i principi dei piccoli Rivedere i principi dei piccoli sistemi idroelettricisistemi idroelettrici

•• Illustrare le considerazioni chiave Illustrare le considerazioni chiave •• Illustrare le considerazioni chiave Illustrare le considerazioni chiave per l’analisi di piccoli progetti per l’analisi di piccoli progetti idroelettriciidroelettrici

•• Presentare il modello RETScreenPresentare il modello RETScreen®® per i piccoli impianti per i piccoli impianti idroelettriciidroelettrici

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

•• Elettricità perElettricità per� Reti di distribuzione centrali� Reti isolate� Forniture elettriche remote

Cosa forniscono i sistemi idroelettrici?Cosa forniscono i sistemi idroelettrici?Cosa forniscono i sistemi idroelettrici?Cosa forniscono i sistemi idroelettrici?Cosa forniscono i sistemi idroelettrici?Cosa forniscono i sistemi idroelettrici?Cosa forniscono i sistemi idroelettrici?Cosa forniscono i sistemi idroelettrici?

� Forniture elettriche remote

…ma anche…

� Affidabilità� Costi gestionali molto bassi� Ridotta esposizione alle fluttuazioni delle

tariffe elettriche

Foto: Robin Hughes/ PNS© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Descrizione impianto idroelettricoDescrizione impianto idroelettricoDescrizione impianto idroelettricoDescrizione impianto idroelettricoDescrizione impianto idroelettricoDescrizione impianto idroelettricoDescrizione impianto idroelettricoDescrizione impianto idroelettrico

Salto (m)Diga eDiga eDiga eDiga espillamentospillamentospillamentospillamentoBacino di caricoBacino di caricoBacino di caricoBacino di caricoCentraleCentraleCentraleCentrale

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.Portata (m3/s)

Potenza (kW) Potenza (kW) Potenza (kW) Potenza (kW) ≈≈≈≈ 7 x7 x7 x7 x Salto Salto Salto Salto xxxx PortataPortataPortataPortata

Griglia diGriglia diGriglia diGriglia difiltraggiofiltraggiofiltraggiofiltraggio Alla reteAlla reteAlla reteAlla reteTurbinaTurbinaTurbinaTurbinaGeneratoreGeneratoreGeneratoreGeneratore Bacino inferioreBacino inferioreBacino inferioreBacino inferiore

Quadro controlloQuadro controlloQuadro controlloQuadro controllo CabinaCabinaCabinaCabina

•• La taglia “Piccola” non è universalmente definitaLa taglia “Piccola” non è universalmente definita� Taglia del progetto sulla base non solo della potenza elettrica ma

anche in base al salto: alto o basso

“Piccoli” progetti idroelettrici“Piccoli” progetti idroelettrici“Piccoli” progetti idroelettrici“Piccoli” progetti idroelettrici“Piccoli” progetti idroelettrici“Piccoli” progetti idroelettrici“Piccoli” progetti idroelettrici“Piccoli” progetti idroelettrici

> 0,8 m> 12,8 m3/sDa 1 a 50 MWPiccolePiccolePiccolePiccole

Da 0,3 a 0,8 mDa 0,4 a 12,8 m3/sDa 100 a 1.000 kWMiniMiniMiniMini

< 0,3 m< 0,4 m3/s< 100 kWMicroMicroMicroMicro

Diametro canaleDiametro canaleDiametro canaleDiametro canaleRETScreenRETScreenRETScreenRETScreen®®®®PortataPortataPortataPortata

RETScreenRETScreenRETScreenRETScreen®®®®PotenzaPotenzaPotenzaPotenzatipicatipicatipicatipica


Tipi di piccole centrali idroelettricheTipi di piccole centrali idroelettricheTipi di piccole centrali idroelettricheTipi di piccole centrali idroelettricheTipi di piccole centrali idroelettricheTipi di piccole centrali idroelettricheTipi di piccole centrali idroelettricheTipi di piccole centrali idroelettriche

•• Tipo di reteTipo di rete� Centrale� Isolata

•• Tipo di opere civiliTipo di opere civili� Impianti ad acqua fluente

Impianto ad acqua fluente da 17,6 MW,Massachusetts, USA

� Impianti ad acqua fluente� Nessun accumulo� La potenza varia in base alla portata del

fiume: capacità più bassa� Impianti a bacino

� Capacità più elevata tutto l’anno� Grandi opere civili (dighe) necessarie

Foto: Frontier Technology/ Low Impact Hydropower Institute

Foto: PG&E National Energy Group/Low Impact Hydropower InstituteImpianto ad acqua fluente da 4,3 MW,

Oregon, USA


Componenti: opere civiliComponenti: opere civiliComponenti: opere civiliComponenti: opere civiliComponenti: opere civiliComponenti: opere civiliComponenti: opere civiliComponenti: opere civili

•• Ammontano a circa il 60% dei costi inizialiAmmontano a circa il 60% dei costi iniziali•• Sbarramento o diga di diversione Sbarramento o diga di diversione

� Piccola diga di semplice costruzione per gli impianti ad acqua fluente

� Cemento, legno, murature� Cemento, legno, murature� Il solo costo della diga può rendere il progetto non

fattibile•• Corso d’acqua Corso d’acqua

� Aspirazione con griglia di filtraggio; bacino di scarico� Canale scavato, galleria sotterranea e/o condotta forzata� Valvole di intercettazione all’ingresso/uscita della turbina

per manutenzione•• Centrale elettricaCentrale elettrica

� Centrale alloggiamento turbina e quadri elettrici

Foto: Ottawa Engineering


Componenti: turbineComponenti: turbineComponenti: turbineComponenti: turbineComponenti: turbineComponenti: turbineComponenti: turbineComponenti: turbine

•• Versioni ridotte di grandi turbine idroelettricheVersioni ridotte di grandi turbine idroelettriche•• Possibile efficienza fino al 90%Possibile efficienza fino al 90%•• Impianti ad acqua fluente: portata variabile Impianti ad acqua fluente: portata variabile

� La turbina deve funzionare bene anche con portatamolto fluttuante oppure devono essere utilizzate più

Turbina Pelton

La turbina deve funzionare bene anche con portatamolto fluttuante oppure devono essere utilizzate piùturbine

•• A reazione: Francis, elica a pale fisse, KaplanA reazione: Francis, elica a pale fisse, Kaplan� Per applicazioni con salto basso e medio� Le turbine sommerse usano la pressione dell’acqua

e l’energia cinetica

•• Ad azione: Pelton, Turgo, a flusso trasversaleAd azione: Pelton, Turgo, a flusso trasversale� Per applicazioni con salto alto� Utilizzano l’energia cinetica di portate d’acqua veloci

Turbina Francis

Foto: PO Sjöman Hydrotech Consulting

Foto: PO Sjöman Hydrotech Consulting


Componenti:Componenti:Componenti:Componenti:Componenti:Componenti:Componenti:Componenti:elettrici ed altre apparecchiatureelettrici ed altre apparecchiatureelettrici ed altre apparecchiatureelettrici ed altre apparecchiatureelettrici ed altre apparecchiatureelettrici ed altre apparecchiatureelettrici ed altre apparecchiatureelettrici ed altre apparecchiature•• GeneratoreGeneratore

� Ad induzione (asincrono)� Deve essere collegato ad altri generatori� Usato per fornire energia a grandi reti

Sincrono� Sincrono� Può lavorare in isola� Per applicazioni in isola o per reti remote

•• Altre apparecchiatureAltre apparecchiature� Aumentatore di velocità per far combaciare la velocità della turbina

con quella del generatore� Valvole, controlli elettronici, dispositivi di sicurezza� Trasformatore © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Energia idroelettrica generata Energia idroelettrica generata Energia idroelettrica generata Energia idroelettrica generata Energia idroelettrica generata Energia idroelettrica generata Energia idroelettrica generata Energia idroelettrica generata nel mondonel mondonel mondonel mondonel mondonel mondonel mondonel mondo•• Maggiore piovosità nei continenti rispetto all’evaporazioneMaggiore piovosità nei continenti rispetto all’evaporazione•• Per equilibrio, la pioggia deve fluire verso gli oceani tramite i Per equilibrio, la pioggia deve fluire verso gli oceani tramite i

fiumifiumi

31.150Africa

% Sviluppo% Sviluppo% Sviluppo% SviluppoPotenziale tecnico Potenziale tecnico Potenziale tecnico Potenziale tecnico (TWh/anno)(TWh/anno)(TWh/anno)(TWh/anno)

19200Oceania451.070Europa

9350Centro America113.190Sud America55970Nord America

63.830Ex-Unione Sovietica61.920Cina82.280Asia del sud e Medio Oriente31.150Africa

Fonte: Renewable Energy: Sources for Fuels and Electricity, 1993, Island Press. © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Potenziali siti idroelettriciPotenziali siti idroelettriciPotenziali siti idroelettriciPotenziali siti idroelettriciPotenziali siti idroelettriciPotenziali siti idroelettriciPotenziali siti idroelettriciPotenziali siti idroelettrici

•• Fondamentale: è necessario un fiume sfruttabileFondamentale: è necessario un fiume sfruttabile� Cambio di elevazione in una corta distanza (salto)� Variazione accettabile di portata nel tempo: curva di durata portata

� La portata residua riduce la portata di disponibile per produrre energia elettricaelettrica

Flow-Duration Curve

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Percent Time Flow Equalled or Exceeded (%)

Flo

w (

m³/

s)

•• Curva durata portata Curva durata portata stimata sulla base di: stimata sulla base di: � Misurazioni di portata nel

tempo� Dimensione del drenaggio

sopra il sito, tratta e forma della curva di durata portata © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Curva durata portata

Port

ata

(m

3/s

)

Percentuale di tempo portata bilanciata o eccedente (%)

Costi piccoli impianti idroelettriciCosti piccoli impianti idroelettriciCosti piccoli impianti idroelettriciCosti piccoli impianti idroelettriciCosti piccoli impianti idroelettriciCosti piccoli impianti idroelettriciCosti piccoli impianti idroelettriciCosti piccoli impianti idroelettrici

•• 75% dei costi sono riferiti al sito75% dei costi sono riferiti al sito•• Elevati costi inizialiElevati costi iniziali

� Ma le opere civili e le apparecchiature possono durare > 50 annidurare > 50 anni

•• Costi di gestione e manutenzione molto bassiCosti di gestione e manutenzione molto bassi� Un operatore part-time è di solito sufficiente� La manutenzione periodica delle apparecchiature principali richiede

l’intervento di un fornitore esterno

•• Gli impianti con salti alti tendono ad essere meno costosiGli impianti con salti alti tendono ad essere meno costosi•• Tipica gamma di costi: da $1.200 a $6.000 per kW installatoTipica gamma di costi: da $1.200 a $6.000 per kW installato

Foto: Ottawa Engineering


Progetti di piccoli impianti idroelettrici Progetti di piccoli impianti idroelettrici Progetti di piccoli impianti idroelettrici Progetti di piccoli impianti idroelettrici Progetti di piccoli impianti idroelettrici Progetti di piccoli impianti idroelettrici Progetti di piccoli impianti idroelettrici Progetti di piccoli impianti idroelettrici ConsiderazioniConsiderazioniConsiderazioniConsiderazioniConsiderazioniConsiderazioniConsiderazioniConsiderazioni•• Mantenere i costi bassi grazie ad un progetto semplice e pratico ed Mantenere i costi bassi grazie ad un progetto semplice e pratico ed

opere civili facili da realizzareopere civili facili da realizzare•• Possono essere utilizzate dighe ed opere civili Possono essere utilizzate dighe ed opere civili

esistentiesistenti•• Tempo di sviluppo da 2 a 5 anniTempo di sviluppo da 2 a 5 anni•• Tempo di sviluppo da 2 a 5 anniTempo di sviluppo da 2 a 5 anni

� Risorse ed impatto ambientale: autorizzazioni•• Quattro fasi per l’ingegneria:Quattro fasi per l’ingegneria:

� Riconoscimento del sito/studi idraulici� Studio di pre-fattibilità� Studio di fattibilità� Progettazione dell’impianto

Foto: Ottawa Engineering© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Piccoli impianti idroelettriciPiccoli impianti idroelettriciPiccoli impianti idroelettriciPiccoli impianti idroelettriciPiccoli impianti idroelettriciPiccoli impianti idroelettriciPiccoli impianti idroelettriciPiccoli impianti idroelettriciConsiderazioni ambientaliConsiderazioni ambientaliConsiderazioni ambientaliConsiderazioni ambientaliConsiderazioni ambientaliConsiderazioni ambientaliConsiderazioni ambientaliConsiderazioni ambientali•• I piccoli impianti idroelettrici possono cambiare:I piccoli impianti idroelettrici possono cambiare:

� L’habitat dei pesci� L’estetica del sito� Gli usi ricreativi e della navigazione� Gli usi ricreativi e della navigazione

•• I requisiti d’impatto ambientale dipendono dal sito e dal tipo I requisiti d’impatto ambientale dipendono dal sito e dal tipo di progetto:di progetto:� Ad acqua fluente con dighe esistenti: relativamente minori� Ad acqua fluente da sviluppare: costruzione diga/sbarramenti/deviazioni� A bacino: impatto più grande con l’aumentare della dimensione

dell’impianto © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Esempi: Slovacchia, Canada e Stati UnitiEsempi: Slovacchia, Canada e Stati UnitiPiccoli impianti idroelettrici collegati Piccoli impianti idroelettrici collegati Piccoli impianti idroelettrici collegati Piccoli impianti idroelettrici collegati Piccoli impianti idroelettrici collegati Piccoli impianti idroelettrici collegati Piccoli impianti idroelettrici collegati Piccoli impianti idroelettrici collegati alla rete elettrica centralealla rete elettrica centralealla rete elettrica centralealla rete elettrica centralealla rete elettrica centralealla rete elettrica centralealla rete elettrica centralealla rete elettrica centrale•• Ad acqua fluente: la rete è alimentata Ad acqua fluente: la rete è alimentata

quando c’è disponibilità di portata d’acquaquando c’è disponibilità di portata d’acqua•• Impianti di proprietà e gestiti da produttori di Impianti di proprietà e gestiti da produttori di

energia elettrica con autorizzazioni a lungo energia elettrica con autorizzazioni a lungo terminteterminte

Costruzione piccola centrale,Sud-Est degli Stati Uniti

terminteterminte

Foto: Emil Bedi (Foundation for Alternative Energy)/ Inforse Foto: CHI Energy

Foto: CHI Energy2,3 MW, 2 Turbine, Jasenie, Slovacchia Costruzione piccola centrale, Newfoundland, Canada


Esempi: Stati Uniti e CinaEsempi: Stati Uniti e CinaPiccoli impianti idroelettrici per reti isolatePiccoli impianti idroelettrici per reti isolatePiccoli impianti idroelettrici per reti isolatePiccoli impianti idroelettrici per reti isolatePiccoli impianti idroelettrici per reti isolatePiccoli impianti idroelettrici per reti isolatePiccoli impianti idroelettrici per reti isolatePiccoli impianti idroelettrici per reti isolate

•• Comunità remoteComunità remote

•• Complessi residenziali e/o Complessi residenziali e/o industriali remotiindustriali remoti

Piccolo generatore idroelettrico, Cina

Foto: Duane Hippe/ NREL Pix

Foto: International Network on Small Hydro Power

Piccolo impianto idroelettrico di King Cove da 800 kW Paese di 700 abitanti

•• Prezzo più alto pagato per Prezzo più alto pagato per l’elettricitàl’elettricità

•• Gli impianti ad acqua fluente Gli impianti ad acqua fluente hanno bisogno di potenze hanno bisogno di potenze supplementari o potrebbero supplementari o potrebbero avere portate in eccessoavere portate in eccesso© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Modello RETScreenModello RETScreenModello RETScreenModello RETScreenModello RETScreenModello RETScreenModello RETScreenModello RETScreen®®®®®®®® per progetti di per progetti di per progetti di per progetti di per progetti di per progetti di per progetti di per progetti di piccoli impianti idroelettricipiccoli impianti idroelettricipiccoli impianti idroelettricipiccoli impianti idroelettricipiccoli impianti idroelettricipiccoli impianti idroelettricipiccoli impianti idroelettricipiccoli impianti idroelettrici•• Analisi globale di produzione energetica, costi di esercizio e Analisi globale di produzione energetica, costi di esercizio e

riduzione emissioni gas serrariduzione emissioni gas serra� Rete centrale, isolata, senza rete� Microidroelettrico con singola turbine

o piccolo impianto con più turbineo piccolo impianto con più turbine� Metodo analisi costi “Formula”

•• Attualmente non compreso:Attualmente non compreso:� Variazioni stagionali del carico in reti

isolate� Variazioni di salto in progetti con

bacino (inserimento valore medio) © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Calcolo energeticoCalcolo energeticoRETScreenRETScreenRETScreenRETScreenRETScreenRETScreenRETScreenRETScreen®®®®®®®® per piccoli per piccoli impianti idroelettriciimpianti idroelettrici Curva durata portataCalcolo curva efficienza turbinaCalcolo potenza impianto

Curva durata portata

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.Vedi manuale elettronico

Analisi progetti con energie pulite:RETScreen® Ingegneria e Casi

Analisi progetti piccoli impianti idroelettrici

Calcolo curva durata potenzaCalcolo energia rinnovabile disponibile Calcolo energia rinnovabile ceduta (reti isolate/no rete)Calcolo energia rinnovabile ceduta alla rete

Esempio di convalida del modelloEsempio di convalida del modelloEsempio di convalida del modelloEsempio di convalida del modelloEsempio di convalida del modelloEsempio di convalida del modelloEsempio di convalida del modelloEsempio di convalida del modelloRETScreenRETScreenRETScreenRETScreenRETScreenRETScreenRETScreenRETScreen®®®®®®®® per piccoli impianti idroelettriciper piccoli impianti idroelettriciper piccoli impianti idroelettriciper piccoli impianti idroelettriciper piccoli impianti idroelettriciper piccoli impianti idroelettriciper piccoli impianti idroelettriciper piccoli impianti idroelettrici

•• Efficienza turbinaEfficienza turbina� Comparazione con i dati del

costruttore di una turbina Francis da 7 MW dellaGEC Alsthom

•• Potenza impianto e Potenza impianto e 40%

60%

80%

100%

Eff

icie

ncy (

%)

Turbine Efficiency Curves:

RETScreen

ManufacturerCostruttore

Curve efficienza turbina:

Eff

icie

nza (

%)

•• Potenza impianto e Potenza impianto e rendimentorendimento� Comparazione con HydrA per

un sito in Scozia� Tutti i risultati entro il 6,5%

•• Metodo stima dei costi “Formula”Metodo stima dei costi “Formula”� L’analisi del RETScreen® risulta entro l’11% di una

stima reale di costi per un progetto da 6 MW nella regione del Newfoundland © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

0%

20%

0% 20% 40% 60% 80% 100%Percent of Rated Flow

Eff

icie

ncy (

%)

Turbine Efficiency Curves:

RETScreen vs. Manufacturer

Percentuale portata di targa

Curve efficienza turbina:

RETScreen / Costruttore

Eff

icie

nza (

%)

ConclusioniConclusioniConclusioniConclusioniConclusioniConclusioniConclusioniConclusioni

•• I piccoli progetti idroelettrici (fino a 50 MW) possono fornire energia I piccoli progetti idroelettrici (fino a 50 MW) possono fornire energia elettrica per reti centrali od isolate oppure per forniture energetiche di elettrica per reti centrali od isolate oppure per forniture energetiche di siti remotisiti remoti

•• Progetti ad acqua fluente:Progetti ad acqua fluente:� Impatto ambientale e di costo inferiore� Impatto ambientale e di costo inferiore� Ma necessità di energia di integrazione/emergenza nelle reti isolate

•• Elevati costi iniziali e per il 75% in base al sitoElevati costi iniziali e per il 75% in base al sito•• RETScreenRETScreen®® stima la potenza, il rendimento ed i costi sulla base stima la potenza, il rendimento ed i costi sulla base

delle caratteristiche del sito come la curva di durata della portata ed il delle caratteristiche del sito come la curva di durata della portata ed il saltosalto

•• RETScreenRETScreen® ® aiuta a ridurre i costi per la preparazione di studi di aiuta a ridurre i costi per la preparazione di studi di prefattibilitàprefattibilità © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Modulo per l’analsi di progetti di piccoli impianti idroelettriciCorso internazionale RETScreen® per l’analisi di progetti con energie pulite

Domande?Domande?Domande?Domande?Domande?Domande?Domande?Domande?

www.retscreen.netwww.retscreen.netwww.retscreen.netwww.retscreen.netwww.retscreen.netwww.retscreen.netwww.retscreen.netwww.retscreen.netPer maggiori informazioni visitate il sito RETScreen:


2006 12 30 Piccoli Progetti Idroelettrici Min Risorse...

Documents

Transcript of 2006 12 30 Piccoli Progetti Idroelettrici Min Risorse...