PICCOLE CENTRALI IDROELETTRICHE SU ACQUEDOTTO 28-09/micro e mini... · 2008-05-22 · POTENZE...

PICCOLE CENTRALI IDROELETTRICHESU ACQUEDOTTO

Ing. Matteo Palmieri

Seminario “Micro e mini idro: tecnologie per le piccole portate e i piccoli salti”EcoAppennino – Porretta Terme, 28 settembre 2007

ARGOMENTI TRATTATI

1. Concetti idraulici di base

2. Il problema delle sovrapressioni nelle condotte

e la soluzione della turbina idraulica

3. Descrizione di un impianto idroelettrico su

acquedotto

4. Costi indicativi di realizzazione

5. Considerazioni

6. Esempi di impianti realizzati

ENERGIA DI UNA CONDOTTA IN PRESSIONE1. Concetti idraulicidi base

2. Il problema dellesovrapressioni

3. L’impianto

4. Costi

5. Considerazioni finali

6. Esempi di impianti

E = z + p/γ + αv2/2g (Teorema di Bernoulli)

Energia di posizione

Energia di pressione

Energia cinetica

γ = 1000 kg/m3 (acqua)

E = z + p/γ + αv2/2g = H (carico idraulico totale)

z + p/γ = h (carico piezometrico)

ENERGIA DI UNA CONDOTTA IN PRESSIONE1. Concetti idraulicidi base


3. L’impianto

4. Costi



utenze

H1

H2L

Z=0

∆H

JL

∆H

L

HH==

−21 J = pendenza motrice

J = ∆H/L

Serbatoio di presa

Serbatoio di distribuzione

Linea carichi piezometrici

Condotta in pressione

Caso di acquedotto montano: forte dislivello tra presa e serbatoio di distribuzione

MOTO IN UNA CONDOTTA ACQUEDOTTISTICA1. Concetti idraulicidi base


3. L’impianto

4. Costi



utenze

H1

H2L

zp

Pp/γ

Nel punto P il carico piezometrico hp è dato da:

hp = zp + pp/γ con pp/γ >> zp

Pressione molto elevata nella condotta

Problemi di resistenza dei materiali e di perdite idriche

P

Caso di acquedotto montano: forte dislivello tra presa e serbatoio di distribuzione

Z=0

Linea dei carichi piezometrici

SOVRAPRESSIONI NELLA CONDOTTA1. Concetti idraulicidi base


3. L’impianto

4. Costi



utenze

H1

H2L

zp

Pp/γ

A monte del punto P si inserisce:

• Una valvola regolatrice di dissipazione delle pressioni in esubero

• Una vasca di calma che riporta la pressione a Patm

P

Z=0

Linea dei carichi piezometrici con valvola regolatrice o vasca

Linea dei carichi piezometrici senza valvola regolatrice o vasca

In entrambi i casi il problema viene risolto dissipandoparte dell’energia di pressione posseduta dalla corrente

RIMEDI PER LE SOVRAPRESSIONI1. Concetti idraulicidi base


3. L’impianto

4. Costi



utenze

H1

H2

Z=0

Linea dei carichi piezometrici

Si ha contemporaneamente:

- RIDUZIONE DEI CARICHI PIEZOMETRICI

- PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA “PULITA”

T

∆H recuperato

La turbina idraulica T recupera l’energia di pressione da cedere per trasformarla in corrente elettrica

UNA POSSIBILE SOLUZIONE: LA TURBINA1. Concetti idraulicidi base


3. L’impianto

4. Costi



CONDIZIONI:• elevata altezza di caduta• basse portate, a partire da 5 l/s

L’IMPIANTO IDROELETTRICOSU ACQUEDOTTO1. Concetti idraulici

di base


3. L’impianto

4. Costi



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Portata (l/s)

Sa

lto

uti

le (m

)

Curva di combinazioneminima salto-portata

TIPI DI TURBINA:

• Pelton• Francis

PRESUPPOSTI IDEALI:

• condotta già dotata della resistenza alla pressione necessaria per l’impianto;

• condotta danneggiata o comunque da sostituire;

• possibilità di alloggiamento turbina entro locali esistenti;

• vicinanza alla linea elettrica.


di base


3. L’impianto

4. Costi



SCHEMI DI IMPIANTO1) Con scarico in serbatoio a pelo libero

2) Con scarico diretto nella rete di distribuzione


di base


3. L’impianto

4. Costi



POTENZE RAGGIUNGIBILI:

Dipendenti dalla combinazione salto-portata,

da 5 a 800 kW

PRODUZIONE ANNUA DI ENERGIA ELETTRICA:

Molto elevata, fino a 2.500 MWh per grandi salti alpini

ELEMENTI E ACCORGIMENTI NECESSARI:

• by-pass turbina e valvola di riduzione della pressione;

• turbine senza organi lubrificati a contatto con l’acqua e uso di materiali igienici (acciaio inox);

• sfruttamento delle sole pressioni in esubero;

• accurato sistema di controllo e gestione automatica dell’impianto.


di base


3. L’impianto

4. Costi



COSTI INDICATIVI:

Molto variabili a seconda della potenza dell’impianto e delle opere civili da realizzare

Caso I: impianto da 20 kW

Fornitura e installazione turbina –generatore, quadro elettrico di controllo e gestione dell’impianto

Realizzazione fabbricato

TOTALE

L’IMPIANTO IDROELETTRICOSU ACQUEDOTTO

50 – 60.000 €

30 – 40.000 €

80 – 100.000 €

1. Concetti idraulicidi base


3. L’impianto

4. Costi



L’IMPIANTO IDROELETTRICOSU ACQUEDOTTO

Caso II: impianto da 100 kW

Fornitura e installazione turbina –generatore, quadro elettrico di controllo e gestione dell’impianto

Realizzazione fabbricato

TOTALE

140 – 150.000 €

40 – 50.000 €

180 – 200.000 €

1. Concetti idraulicidi base


3. L’impianto

4. Costi



VANTAGGI:

1) Recupero di energia altrimenti dissipata;

2) Costi contenuti (assenza di opere di presa, dissabbiatori, vasche di carico ecc.);

3) Impatto ambientale ridottissimo.

SVANTAGGI:

1) Necessità di accurato sistema di controllo e gestione dell’impianto per assicurare l’approvvigionamento idrico in ogni condizione;

2) Necessità di accorgimenti costruttivi per non alterare le caratteristiche qualitative dell’acqua.

UNA RISORSA DA SFRUTTARE1. Concetti idraulicidi base


3. L’impianto

4. Costi



2003Anno di costruzione

Greenpower s.r.l., Belluno, Italia

Costruzione e installazione turbine e quadro di controllo

350 mSalto utile max.

95 kWPotenza erogata

400.000* kWh/annoProducibilità media

2 (1 da presa “Cimoncino”, 1 da presa “Doccione”)

N°condotte in pressione

PeltonTipo turbine

1N°turbine

* con impianto regolato a potenza di 68-70 kW

I ricavi da vendita energia + certificati verdihanno permesso di recuperare i costi di realizzazione dell’impianto in poco più di 3 anni

L’IMPIANTO DI FANANO (MO)1. Concetti idraulicidi base


3. L’impianto

4. Costi



Il gruppo turbina - generatore



3. L’impianto

4. Costi



Il fabbricato



3. L’impianto

4. Costi



Impianto “Madonna Manù” (AP)

Realizzazione: Hydrowatt s.p.a. – Folignano (AP)

Lapedona (AP)Località

Sorgenti Fiume AsoRisorsa idrica utilizzata

Consorzio Idrico Intercomunale del Piceno

Strutture idrauliche utilizzate

1N°turbine

PeltonTipo turbine


250.000 kWh/annoProducibilità media


2002Anno messa in servizio


20 l/sPortata nominale

ESEMPI DI ALTRI IMPIANTI IN APPENINO1. Concetti idraulicidi base


3. L’impianto

4. Costi



Impianto “SS. Annunziata” (AP)


SS. Annunziata (Ascoli Piceno)

Località

Sorgenti Fiume PescaraRisorsa idrica utilizzata

Acquedotto del PescaraStrutture idrauliche utilizzate

1N°turbine

FrancisTipo turbine


500.000 kWh/annoProducibilità media




150 l/sPortata nominale



3. L’impianto

4. Costi



Impianto “Rovetino” (AP)


Rovetino (Rotella, AP)Località

Sorgenti Fiume AsoRisorsa idrica utilizzata

Acquedotto Monti SibilliniStrutture idrauliche utilizzate

3N°turbine

FrancisTipo turbine

2x315 + 1x135 kWPotenza erogata

4.000.000 kWh/annoProducibilità media



180 + 40 mSalto utile max.

270 + 250 l/sPortata nominale



3. L’impianto

4. Costi



Impianto “Madonna del Rosario” (ROMA)

Realizzazione: Tamanini s.n.c. – Mattarello (TN)

Strutture idrauliche utilizzate: acquedotto di Peschiera (ACEA S.p.A. - Roma)

N°turbine: 2 Tipo turbine: Francis Potenza erogata: 320 kW



3. L’impianto

4. Costi



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