Pages Navigation Menu

Idroelettrico

 
In questa pagina:


 

IDROELETTRICO

La produzione di energia elettrica da fonte idraulica – l’energia idroelettrica – è ovviamente la piu’ diffusa fonte di energia rinnovabile (in quanto basata sul ciclo naturale dell’acqua) oggi utilizzata in Italia.

L’energia idraulica è sicuramente la forma di energia naturale che l’uomo ha sfruttato da piu’ lungo tempo. Superfluo ricordare l’utilizzo dei mulini ad acqua che sostituirono quelli azionati dall’uomo o dagli animali per svolgere lavori come la macinatura del grano, la spremitura dell’olio o altre attività gravose. I primi cenni storici risalgono almeno all’epoca romana (I° sec. AC) ma è a partire dal medioevo fino all’inizio del secolo scorso che ebbero grande sviluppo ovunque fosse disponibile con continuità la risorsa idrica concentrata in un corso d’acqua.

Piu’ recentemente, nel corso del ‘900, in Italia, si cominciò a sfruttare l’energia idraulica per produrre energia elettrica. La risorsa idrica è anzi stata per lungo tempo il solo strumento per la produzione di energia elettrica in Italia, ed è ancora oggi la principale risorsa di energia rinnovabile esistente. Fino dai primi anni ’60 l’idroelettrico ha vissuto una fioritura apparentemente inesauribile; dalle 563 centrali e 2100MW installati nel 1925 si arrivò a 1142 centrali nel 1962, quando la produzione fu di circa il 70% dell’intera energia prodotta nel nostro Paese. In seguito la difficoltà di reperire siti adatti per la costruzione di nuovi impianti e la sempre maggiore richiesta di energia elettrica a livello nazionale hanno fatto in modo che la percentuale di produzione da fonte idroelettrica diventasse progressivamente minoritaria rispetto alla produzione ottenuta da centrali termoelettriche. Nel 2007 la percentuale di potenza efficiente lorda da fonte idrica risulta pari al 78,2% del totale disponibile proveniente da fonti rinnovabili (fonte “Statistiche 2007 sulle fonti rinnovabili in Italia” dal sito GSE), sostanzialmente invariata rispetto al 2006. Invece la produzione netta di energia da fonte idrica risulta pari al 9,5% dell’energia totale richiesta a livello nazionale sempre lo scorso anno, in diminuzione dell’11% rispetto al 2006 (a causa dell’andamento climatico). Questo calo sulla produzione di energia idroelettrica ha influito sulla percentuale totale di produzione interna da fonte rinnovabile rispetto ai consumi energetici globali che si è attestata sul 13.7% in calo del 5,5% rispetto al 2006.

Torna su

 

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DI UNA CENTRALE IDROELETTRICA

Il principio di funzionamento di una qualsiasi centrale idroelettrica (grande o piccola) è quello di trasformare in energia elettrica l’energia ottenibile da un corso d’acqua, in funzione della caduta attraverso il dislivello disponibile e della portata d’acqua.

Negli impianti idroelettrici tradizionali l’acqua, nell’ambito di un bacino idrografico piu’ ampio, viene raccolta in un invaso (naturale o piu’ spesso artificiale, chiuso da una diga). Lo scopo di raccogliere l’acqua è quello di creare un serbatoio a livello fondamentalmente costante che assorba le variazioni stagionali di apporti idrici e consenta inoltre di modulare la produzione di energia elettrica sulla base delle necessità regolando la portata d’acqua in ingresso all’impianto. L’acqua opportunamente incanalata e regolata (nelle cosiddette “condotte forzate”) mette in azione una o piu’ macchine dette turbine idrauliche. Queste trasformano l’energia idraulica in energia meccanica resa disponibile all’albero della turbina. All’albero della turbina viene collegato, interponendo un moltiplicatore di giri o direttamente sull’albero, l’ alternatore che è la macchina elettrica che, sfruttando il principio dell’induzione elettromagnetica, trasforma l’energia meccanica di rotazione dell’albero direttamente in energia elettrica a corrente alternata. Nelle centrali idroelettriche tradizionali l’energia elettrica prima di essere immessa in rete passa ancora attraverso un trasformatore che a parità di potenza elettrica innalza la tensione e abbassa la corrente da immettere sulle dorsali di distribuzione, per ridurre le perdite di potenza dovute all’ effetto joule . Le linee di trasmissione dell’energia elettrica sono tradizionalmente linee ad alta tensione (AT) pari a 380000 volt.

Tralasciamo la descrizione delle diverse tipologie di turbine utilizzabili e ottimali in funzione del salto e della portata nei grossi impianti idroelettrici e tralasciamo la descrizione delle tipologie di impianto (a bacino, ad acqua fluente, a serbatoio con pompaggio) che si possono agevolmente trovare nei Link utili

Torna su

 

MINI IDROELETTRICO

In termini di potenza si definisce: “mini idroelettrico” un impianto con potenza compresa tra 1MW e 100kW, “micro idroelettrico” un impianto di potenza inferiore ai 100kW e “pico idroelettrico” un impianto con potenza inferiore a 5kW. Semplificando al massimo, la potenza idraulica ottenibile da un canale di alimentazione di un impianto idroelettrico è proporzionale al salto cioè al dislivello disponibile tra monte e valle della turbina e la portata che la attraversa cioè la quantità d’acqua. La potenza elettrica effettiva è il prodotto della potenza per il rendimento globale dell’impianto che tiene conto delle perdite idrauliche nelle opere di adduzione all’impianto, delle perdite meccaniche negli organi in movimento e delle perdite elettriche nei circuiti elettrici e nel generatore. Mentre nelle grandi centrali il rendimento globale è ottimizzato per le condizioni nominali di funzionamento arrivando a valori di 0,9 e oltre, nei piccoli impianti le condizioni di funzionamento non sempre ideali e le semplificazioni costruttive limitano i rendimenti a valori di di 0,5-0,8.

Negli impianti mini idroelettrici se i salti geodetici sono elevati si utilizzano le turbine tradizionali (Pelton, Kaplan, Francis) mentre con salti ridotti si utilizzano turbine che sfruttano l’energia cinetica dell’acqua come le turbine Banki anche dette a flussi incrociati (cross-flow) oppure a coclea (a vite di Archimede) che hanno il vantaggio di poter funzionare anche con portate ridotte. Nel caso di utenze isolate (ad esempio rifugi alpini o baite in montagna) si possono utilizzare turbine a bulbo completamente sommerse che generano corrente continua a 12 o 24 V quindi adatta ad alimentare pacchi di batterie che fanno da “serbatoio” di accumulo per l’utilizzo con potenze anche superiori alla produzione istantanea.

Le applicazioni possibili sono stand alone (non connessi alla rete elettrica) e grid connected (connesse con la rete elettrica). Le applicazioni tipiche sono quelle che sfruttano direttamente la corrente idrica dei salti d’acqua di rigagnoli o torrenti di montagna, o i salti d’acqua presenti sugli acquedotti o ancora su canali irrigui o di bonifica. Dopo il suo utilizzo, l’acqua è restituita al suo corso naturale senza aver subito modifiche, garantendo quindi un ridotto impatto ambientale.

I mini e micro impianti idroelettrici costituiscono una fonte rinnovabile ancora ampiamente da sfruttare. Per il loro funzionamento è sufficiente avere salti di qualche decina di metri con adeguata e costante portata d’acqua. Tra le possibilità recenti per le micro installazioni vi sono gli impianti inseriti in un canale o in una condotta per approvvigionamento idrico.

I principali vantaggi dei piccoli impianti idroelettrici rispetto a quelli di taglia medio/grande si possono riassumere sostanzialmente nelle seguenti ragioni:

  • la loro installazione è molto semplice, con brevi tempi di cantiere;
  • necessitano di una limitata risorsa idrica per produrre energia elettrica;
  • attuano una generazione distribuita vicina alle utenze, così da minimizzare le perdite dovute al trasporto dell’energia elettrica sulle linee di distribuzione ad alta tensione.
  • sono generalmente poco ingombranti e poco impattanti sull’ambiente.

Le tipiche utenze sono i villaggi e le comunità montane, spesso lontane dalla linea elettrica e dotati di salti d’acqua che possono essere valorizzati. Tuttavia vi è anche la possibilità di rimettere in funzione vecchi impianti dismessi dall’ENEL o da enti locali perché considerati non piu’ remunerativi. Questi impianti con l’aumento dei costi delle fonti energetiche tradizionali possono ridiventare, con ridotti costi di investimento, nuovamente efficienti e competitivi.

Qui (minihydro.ricercadisistema.it/siti.asp) è possibile trovare un dettagliato elenco dei siti di questo tipo disponibili, suddivisi per regione e provincia. Si tratta chiaramente di interventi non alla portata di privati cittadini ma interessanti per consorzi o società produttrici di energia.

Per gli impianti di piccolo idroelettrico, il costo medio del kWh prodotto, varia in funzione delle caratteristiche del sito e della taglia dell’impianto.
I costi di impianto oscillano invece tra i 1.400 e i 2.300 €/kW. Di tali costi, le opere civili spesso incidono per circa il 50% del costo complessivo in relazione alla natura ed alla conformazione del sito.

Nella classe dei micro impianti idroelettrici, da 10 a 60 kW, le turbine hanno costi compresi fra 800 e 1.300 €/kW.

Per quanto concerne il ritorno economico degli investimenti, per impianti oltre i 20 Kw di potenza (che diventeranno 200 dal 1 gennaio 2009) vanno considerati sia la vendita dell’energia sia il sistema di incentivazione dei “certificati verdi” che attestano la produzione di energia elettrica da impianti alimentati da fonti rinnovabili. La finanziaria 2008 (Legge n° 244 del 24/12/07) ha introdotto la tanto attesa riforma del sistema dei Certificati Verdi, volta in particolare a favorire lo sviluppo dei piccoli impianti. A partire dal 1 gennaio 2008, infatti, la taglia dei Certificati Verdi è stata portata da 50 MWh a 1 MWh e l’energia prodotta da impianti idroelettrici di potenza di concessione inferiore a 1 MW può beneficiare, in alternativa ai Certificati Verdi, di una tariffa fissa omnicomprensiva di 22 € cent/kWh.

Per impianti di potenza inferiore ai 20kW, non è possibile accedere ai certificati verdi mentre è invece possibile fruire del regime di “scambio sul posto” che prevede la contabilizzazione dell’energia prodotta e non utilizzata ma immessa in rete, con procedura del tutto similare agli impianti fotovoltaici connessi in rete.

In generale, il tempo di ammortamento degli impianti idroelettrici è valutabile in 8-10 anni, mentre il tempo di funzionamento è in media superiore ai 30 anni.

Torna su


Consulta anche i link utili per il settore idroelettrico