Relazione Tecnica Antonio...- 87 l/s, nei mesi di aprile, maggio e novembre; GOSTOLI PIERPAOLO –...

INDICE

1.� PREMESSA ............................................................................................................................................. 2�

2.� ANALISI IDROLOGICA E DATI DI PROGETTO ..................................................................................... 2�2.1� Dati di Concessione ............................................................................................................................ 3�2.2� Dati di progetto .................................................................................................................................... 4�2.3� Deflusso minimo vitale ........................................................................................................................ 4�

3.� DESCRIZIONE DELL’IMPIANTO IN OGGETTO .................................................................................... 5�3.1� Traversa fluviale .................................................................................................................................. 5�3.2� Canale di adduzione ........................................................................................................................... 5�3.3� Condotta forzata ................................................................................................................................. 6�3.4� Centralina idroelettrica ........................................................................................................................ 7�3.5� Canale di restituzione ......................................................................................................................... 8�3.6� Collegamento alla rete elettrica .......................................................................................................... 8�

4.� PRODUCIBILTA’ ATTESA ....................................................................................................................... 8�4.1� Salto netto dell’impianto ...................................................................................................................... 8�4.2� Potenza dell’impianto .......................................................................................................................... 9�4.3� Producibilità dell’impianto ................................................................................................................. 10�

GOSTOLI PIERPAOLO – Ristrutturazione e riattivazione opere idrauliche del Mulino Vecchio – relazione tecnica idrologica ________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________

STUDIO TECNICO Dott. Ing. Vittorio Di Lorenzi - via Bramante, 20 - 61026 Piandimeleto (PU) - tel. 0722/726148 fax 0722/726815 mail [email protected] 2

1. PREMESSA

Scopo dell’intervento è la riattivazione delle opere idrauliche del Mulino Vecchio, sito nel Comune di

Mercatello sul Metauro (PU), al fine di realizzare un impianto idroelettrico ad acqua fluente che deriva

le acque del torrente S. Antonio, mediante il rifacimento della traversa fluviale e del punto di presa in

sponda sinistra, per la produzione di energia elettrica da immettere in rete.

L’impianto sarà costituito da un traversa fluviale, un canale di adduzione a cielo libero, una condotta

forzata, una centralina idroelettrica e un canale di restituzione; sulla base dei dati esposti nei capitoli

seguenti, si evince che si tratta di un micro-impianto idroelettrico con potenza massima producibile

minore di 100 kW.

2. ANALISI IDROLOGICA E DATI DI PROGETTO

L’opera in oggetto è situata all’esterno del paese di Mercatello sul Metauro, lungo il lato sinistro della Strada Statale SS 73 bis per Bocca Trabaria, così come mostrato nella figura sottostante.

Fig.1 – individuazione area oggetto di intervento su planimetria catastale


___________________________________________________________________________________________________________________________


Come indicato nel progetto allegato alla richiesta di concessione per derivare acqua ad uso energia elettrica, la costruzione del Molino Vecchio risale al XV secolo ed è quindi da quel lontano tempo che erano in esercizio, sul torrente S. Antonio, le opere idrauliche necessarie all’impianto e all’attività molitoria; l’impianto comprendeva tre macine di cui una di ritorno, quindi due macine attive. Poiché il funzionamento di una macina richiede una portata di 350 l/s, risulta evidente che nel periodo annuale di utilizzo (circa 8 mesi) erano derivati dal torrente 700 l/s di acqua. Il Molino Vecchio è rimasto attivo fino al XX secolo e cioè per circa 500 anni e in questo lungo arco temporale si è sempre avuta la portata di acqua necessaria al suo funzionamento. Da indagini e rilievi più approfonditi, sono emersi dati tecnici caratteristici non coincidenti con quelli riportati nella Concessione e relativo Disciplinare, dovuti espressamente a mero errore di rilevamento di dati altimetrici e di definizione delle portate medie. Per quanto riguarda il salto geodetico, dai rilievi strumentali esso risulta essere di 10 mt anziché di 8 mt, come indicato nella Concessione. Per quanto riguarda la quantità di acqua da derivare, tenendo conto dei dati minimi storici sopra riportati, dei dati statistici di rilevamento e da quelli ricavabili dalla indagine idrologica-idraulica, vista anche la geometria del canale di derivazione di dimensioni 1,20(l)x1,30(h) m, come da Concessione e dalla sua pendenza, che nel tratto iniziale fino alla condotta forzata ha un valore pari al 1,5%, la portata media annua raggiunge circa il doppio di quella prevista in Concessione. Per garantire con ampio margine il deflusso minimo vitale previsto, come indicato al paragrafo 2.3 e per rimanere sulla taglia dei micro-impianti idroelettrici con potenza massima producibile minore di 100 kW, viene assunto un valore di portata medio di derivazione pari a 970 lt/sec (0,970 mc/sec) Per il dimensionamento delle opere relative al presente progetto, si prendono come riferimento i dati sopra riportati e più precisamente si assume Q=970 l/s come valore della portata media di derivazione annua, considerando il contributo del deflusso minimo vitale (DMV) e come salto geodetico H, il valore di 10 m.

2.1 Dati di Concessione

Con determinazione n.1295 del 20/05/2012, l’Area 4 Urbanistica, Territorio, Ambiente ed Agricoltura della Provincia di Pesaro e Urbino, concedeva alla ditta Gostoli Pierpaolo “di derivare acqua dal torrente S. Antonio, ad uso energia elettrica, in territorio del Comune di Mercatello sul Metauro, località Molino Vecchio, nella misura di moduli 6,4 (650 lt/sec) per produrre con un salto di 8 metri la potenza nominale media di kW 50,98, sulla quale verrà determinato il canone annuo”. Da indagini e rilievi più approfonditi, come indicato al paragrafo precedente, è emerso che il salto geodetico risulta essere di effettivi 10 mt e la portata media di derivazione utilizzabile pari a 970 l/s. Pertanto, essendo tale non coincidenza dei dati di partenza addebitabile ad un mero errore di rilevazione o trascrizione, questi ultimi vengono assunti come dati di progetto.


___________________________________________________________________________________________________________________________


Con il presente progetto si chiede pertanto al servizio competente, la rettifica della Concessione di derivare acqua ad uso energia elettrica per la quale è stata emessa Determina e sottoscritto il relativo Disciplinare, considerando come nuova richiesta il valore di potenza nominale media pari a 95,1 kW, sulla base del quale verrà determinato il nuovo canone annuale, ricavato dalla formula:

Pc = (Q*H)/102 = (970*10)/102 = 95,1 kW Dove: Pc = potenza nominale media di concessione (kW);

Q = portata (m3/s); H = salto geodetico;

2.2 Dati di progetto

Riportiamo di seguito i dati utilizzati per lo sviluppo dell’impianto idroelettrico: - Comune: Mercatello sul Metauro; - Località: Molino Vecchio; - Provincia: Pesaro ed Urbino; - Corso interessato: Torrente S. Antonio; - Bacino imbrifero afferente: 22,33 kmq; - Quota di presa: 428,00 m s.l.m.; - Quota di restituzione: 418,00 m s.l.m.; - Dislivello geodetico: 10,00 m; - Portata media annuale: 970 l/s; - Potenza di concessione: 95,10 kW;

2.3 Deflusso minimo vitale

Con il termine Deflusso Minimo Vitale (DMV), si intende la portata istantanea che in ogni tratto omogeneo del corso d’acqua garantisce la salvaguardia delle caratteristiche fisiche del corpo idrico, delle caratteristiche chimico-fisiche delle acque nonché il mantenimento delle biocenosi tipiche delle condizioni naturali locali; in maniera più semplice altro non è che la quantità minima di acqua necessaria per assicurare la salvaguardia del corpo idrico, gli ecosistemi acquatici e in generale gli usi plurimi a cui il fiume è destinato. Per il caso in oggetto, dovrà essere garantito il rilascio del DMV al corso d’acqua previsto dal DL 152/59, fissato dall’Autorità di Bacino Regionale come segue: - 43 l/s, nel periodo da giugno ad ottobre; - 87 l/s, nei mesi di aprile, maggio e novembre;


___________________________________________________________________________________________________________________________


- 111 l/s, nei mesi da dicembre a marzo.

3. DESCRIZIONE DELL’IMPIANTO IN OGGETTO

L’impianto idroelettrico che viene proposto dal recupero del Mulino Vecchio è del tipo ad acqua fluente, in quanto non consente alcun accumulo di acqua, ma permette l’utilizzo di quella disponibile momentaneamente nella stagione in corso. Le acque saranno prelevate in corrispondenza della traversa, condotte nel luogo di utilizzo all’interno dei locali adibiti a ex mulino, ed infine reimmesse nel torrente attraverso il canale di restituzione a circa 80 metri a valle della traversa, con un salto geodetico lordo di circa 10 metri. Di seguito sono descritte in maniera più dettagliata le varie parti che costituiscono l’impianto idroelettrico in oggetto.

3.1 Traversa fluviale

La traversa fluviale verrà realizzata a monte del ponte esistente sul torrente S. Antonio e verrà ricostruita nell’esatta posizione dell’antica traversa, utilizzando in parte i fori già esistenti nella roccia del letto fluviale. Le dimensioni principali dell’opera in oggetto sono le seguenti: - Lo sviluppo complessivo al coronamento, misura circa 26 metri; - L’altezza fra il coronamento ed il pelo libero inferiore, misura circa 1,30 metri.

3.2 Canale di adduzione

Il punto di presa ha origine sulla sponda sinistra del torrente S. Antonio all’altezza della traversa fluviale; dal punto di presa ha origine il canale di adduzione a cielo libero che si sviluppa per una lunghezza di circa 37 metri, passando sotto il ponte attraverso la realizzazione di apposito by-pass; nel primo tratto del canale l’acqua captata subirà anche un processo di sedimentazione per l’eliminazione dei materiali in sospensione. Il canale di adduzione ha una sezione lungo il suo percorso costante di circa 1,3(l)x1,2(h) metri e nella zona del by-pass è prevista un’apertura verso il torrente munita di paratoia, avente la funzione di sghiaiatore. Al termine del canale di adduzione è presente una vasca di carico, dove è prevista l’installazione di una griglia in acciaio con passo di 16 mm e uno sgrigliatore automatico a catena, al fine di eliminare i materiali presenti in superficie, quali foglie, rami ecc. Sarà prevista inoltre una paratoia laterale, al fine di poter svolgere le operazioni di pulizia e svuotamento della camera di carico stessa.


___________________________________________________________________________________________________________________________


3.3 Condotta forzata

La condotta forzata ha origine dalla vasca di carico, si sviluppa in maniera interrata lungo il percorso del vecchio canale di adduzione che passa sotto l’edificio esistente, fino ad arrivare al locale dove è presente la turbina idroelettrica. La lunghezza complessiva della tubazione è di 23 metri.

Fig.2 – andamento sezione tipo condotta forzata Per quanto riguarda la scelta del materiale, si è optato per il Polietilene ad alta densità (PEAD) liscio per condotte in pressione secondo Norme EN 12201, caratterizzato da una bassa scabrezza (coefficiente C di Strickler pari a 95 m1/3/s). Per il dimensionamento della condotta si è utilizzata la formula di Manning, che consente di stimare, in relazione alla scelta del diametro della tubazione, le perdite distribuite lungo il tracciato della stessa.

� = J*L = *L

Dove: � = perdite di carico distribuite in condotta (m);

Q = portata (m3/s); L = lunghezza della condotta; D = diametro della condotta; n = coefficiente di scabrezza di Manning, pari a 0,011 m1/3/s.


___________________________________________________________________________________________________________________________


Fissato il materiale e quindi la scabrezza C, nota la portata di progetto Q (0,97 m3/s), la lunghezza della condotta (23 m) e il diametro della tubazione (0,8 m), si sono calcolate le perdite di carico distribuite che valgono 0,09 m. Nella zona della vasca di carico è previsto il fissaggio alla parete in calcestruzzo con opportune flange “water-stop”, idonea paratoia di chiusura e opportune valvole di sfiato e rientro aria in condotta; saranno inoltre previsti, all’inizio e alla fine della condotta, giunti compensatori in gomma con fissaggio a mezzo di flange DN800.

3.4 Centralina idroelettrica

Considerati i valori di portata e salto geodetico descritti nei paragrafi precedenti, il tipo di turbina più adatto ha questo tipo di installazione risulta la turbina a flusso incrociato (Crossflow); in questo tipo di macchine, la vena fluida entra attraverso un distributore con direzione radiale, passa nel primo stadio della ruota ed entra nel secondo stadio, trasferendo la propria energia cinetica alle pale. A causa di questi cambi di direzione, il rendimento delle turbine Crossflow è leggermente inferiore a quello di altri tipi di turbine; per contro si mantiene quasi costante anche quando la portata in ingresso scende fino al 15-20% della portata nominale, rendendo questa tipologia di macchina adatta a portate variabili nel tempo. Si riporta nella figura sottostante il grafico Portata (m3/s) – Salto (m), relativo a turbine a flusso incrociato tipo

OSSBERGER e il grafico del rendimento della turbina OSBERGER, in funzione della portata.

Fig. 3 – Campo di utilizzo turbine Ossberger


___________________________________________________________________________________________________________________________


Considerata la portata di progetto pari a 970 l/s, la macchina proposta è in grado di funzionare fino ad un valore

di portata pari a circa il 20% della portata di progetto e cioè fino ad un limite minimo di circa 194 l/s.

Fig. 4 – Grafico del rendimento della turbina Ossberger, in funzione della portata

3.5 Canale di restituzione

Il canale di restituzione si sviluppa in parte al di sotto del locale turbina ed in parte a cielo aperto dal locale turbina fino alla sponda sinistra del torrente; avrà una lunghezza di circa 10 metri e una sezione costante lungo il percorso di circa 1,3(l)x1,2(h) metri.

3.6 Collegamento alla rete elettrica

Il collegamento con la rete elettrica di Enel Distribuzione avviene sul punto di connessione previsto all’esterno del fabbricato esistente in cessione parziale, con livello di tensione pari a 400 V, frequenza pari a 50 Hz e potenza in immissione massima pari a 95 kW, così come indicato nel preventivo di connessione alla rete BT codice di rintracciabilità T0677805.

4. PRODUCIBILTA’ ATTESA

4.1 Salto netto dell’impianto

Come riportato al paragrafo 2.2 dei dati di progetto, risulta che il salto lordo dell’impianto (salto Geodetico) è pari a 10 m, desunto dalla differenza del livello della quota di presa (428,00 m s.l.m.) e


___________________________________________________________________________________________________________________________


del livello della quota di restituzione (418,00 m s.l.m.); per ricavare il salto netto disponibile, dobbiamo sottrarre le perdite di carico distribuite e concentrate che si hanno lungo il percorso. Le perdite di carico distribuite lungo la condotta in pressione, sono già state calcolate al paragrafo 3.3 e risultano essere pari a 0,09 m. Le perdite di carico accidentali si presentano quando lungo il percorso si ha una brusca variazione della tubazione, che aumenta la turbolenza e la velocità del fluido vettore. Data la complessità del comportamento del fluido, le perdite di carico concentrate si stimano moltiplicando l’altezza cinetica del tubo più piccolo, che varia con l’indice di contrazione d/D, secondo la relazione

dove: hc = perdita di carico concentrata (m); Kc = coefficiente di espansione o contrazione; V = velocità del fluido nel secondo tubo (m/s); g = accelerazione di gravità (9,81 m/s2); Considerando la zona di imbocco, l’ingresso in turbina e le curve presenti lungo il percorso, si stima un valore di perdite di carico accidentale pari a 0,05 m. Di conseguenza il salto netto Hn risulta essere pari a:

Sn = 10-0,09-0,05 = 9,86 m

4.2 Potenza dell’impianto

La potenza di un impianto è misurata in kW ed equivale all’energia cinetica e potenziale posseduta dall’acqua nel tratto considerato, indipendentemente dal percorso seguito, secondo la relazione:

Pimp = Qp.Sn

.g dove: Qp = portata dell’impianto (m3/s); Sn = salto netto (m); g = accelerazione di gravità (9,81 m/s2);


___________________________________________________________________________________________________________________________


Per calcolare la potenza utile dell’impianto idroelettrico, è necessario considerare il rendimento � del sistema turbina, comprensivo della macchina e del sistema di generazione, secondo la relazione:

Pmax = Qp.Sn

.g.� dove: Qp = portata di progetto dell’impianto (m3/s); Sn = salto netto (m); g = accelerazione di gravità (9,81 m/s2); � = rendimento complessivo dell’impianto; pertanto nel caso in esame, con un valore di rendimento considerato pari a 0,8 e i parametri caratteristici dell’impianto sin qui determinati e cioè: Qp = 0,97 m3/s; Sn = 9,86 m; � = 0,8; si ottiene una potenza nominale dell’impianto pari a Pnom = 75,06 kW

4.3 Producibilità dell’impianto

Sulla base dei dati sin qui determinati, è stato condotto un calcolo di producibilità annua di energia elettrica. Il calcolo è stato effettuato considerando che l’impianto funziona per circa 6 mesi (170 giorni all’anno) con la portata nominale di progetto pari a 970 l/s e per circa 4 mesi (130 giorni all’anno) con una portata media di circa 490 l/s; per i restanti 2 mesi (65 giorni all’anno), l’impianto rimane fermo. Ne risulta che, in un periodo complessivo di funzionamento di circa 300 giorni all’anno, l’impianto idroelettrico sopra descritto è in grado di produrre una quantità di energia elettrica E pari a:

E = 424.524 kWh/anno

Relazione Tecnica Antonio...- 87 l/s, nei mesi di aprile, maggio e novembre; GOSTOLI PIERPAOLO –...

Documents

Transcript of Relazione Tecnica Antonio...- 87 l/s, nei mesi di aprile, maggio e novembre; GOSTOLI PIERPAOLO –...