AO automazioneoggi speciale Piccoli salti, grandi vantaggi TDE Macno ha partecipato alla realizzazione di un impianto di produzione di energia pulita che ha reso remunerativi salti d’acqua molto ridotti RAFFAELE DAL MONTE P Un impianto a forza idraulica utilizza la differenza dell’energia potenziale tra due diversi punti in un corso d’acqua rodurre energia pulita, sfruttando il dislivello dell’acqua mediante viti perpetue a forza idraulica (coclea) e a elevata efficienza è la sfida raccolta da TDE Macno in collaborazione con AIS - Automation Integrated Solution e Ritz Atro: nell’impianto La Thuile Aosta è stata realizzata infatti un’applicazione di Opendrive inverter/Active Front End per la rigenerazione in rete con generatore asincrono da 90 kW. Questo impianto produce energia elettrica sfruttando piccoli salti d’acqua fino a poco prima non remunerativi: negli impianti idroelettrici tradizionali l’alternatore è collegato direttamente alla linea di distribuzione di Enel e le eventuali variazioni di portata del canale vengono gestite con delle regolazioni meccaniche sulla turbina; gli impianti con vite di Archimede invece non dispongono di regolazioni meccaniche quindi eventuali variazioni di portata saranno gestite agendo sulla velocità di rotazione della coclea. Questo è possibile installando un sistema composto da AFE e inver- AO automazioneoggi speciale per il filtraggio dell’acqua da detriti alluvionali e per l’allontanamento della fauna ittica, non sono necessari: corpi flottanti e pesci possono oltrepassare la coclea senza ostacoli e senza danni; si evitano così le dispersioni energetiche riconducibili alla riduzione del cosiddetto salto (o Gli impianti con vite di Archimede non dispongono di regolazioni meccaniche: le variazioni di portata saranno gestite agendo sulla velocità di rotazione della coclea ter: l’inverter provvede alla regolazione di velocità indipendentemente dalla rete Enel, mentre l’AFE provvede a rigenerare in sincronismo con la rete. La storia insegna differenza piezometrica) o a perdite di portata. La grande ampiezza di fessure della griglia grossolana, installata in testa all’impianto, consente inoltre di ridurre le quantità incidenti di materiale vagliato e i relativi costi per lo smaltimento. La soluzione si caratterizza per il fatto di non richiedre alcuna regolazione meccanica e per la capacità di adattarsi in maniera autoregolante alla frequenza di rete e alla portata d’acqua. Il grado di rendimento, inoltre, è alto e il corso del rendimento è costante e stabile; solidità, robustezza, resistenza all’usura, brevissimi periodi di fermo macchina sono ulteriori vantaggi offerti da una soluzione che richiede minori opere e minori costruzioni murarie al di sotto del livello del suolo. La coclea idraulica è conosciuta fin dall’antichità come ruota o chiocciola di Archimede, nuovo è il brevetto di utilizzazione sulla pompa a chiocciola di Archimede, attraverso il quale l’inversione del funzionamento energetico realizza una macchina per la produzione di energia. Un impianto a forza idraulica utilizza la differenza dell’energia potenziale tra due diversi punti in un corso d’acqua: l’acqua, grazie alla caduta dal punto più alto del suo naturale scorrimento, viene utilizzata dal rotore trasformando l’energia potenziale in lavoro meccanico/energia elettrica e Il controllo dell’impianto tornando così nuovamente a scorrere nel letto del corso Il controllo della centrale è stato realizzato da AIS d’acqua stesso; diviene dunque possibile sfruttare questa Automazione, che ha sviluppato il quadro elettrico dell’imfonte naturale e rinnovabile di energia garantendo il pieno rispetto ambientale e generando energia elettrica a zero emissioni. La coclea idraulica è inseribile in maniera ottimale nell’ambiente, senza effetti perturbatori: variazioni e instabilità del livello e della quantità d’acqua, sia a monte che a valle dell’impianto, influiscono solamente in maniera secondaria e non causano nessun influsso sul funzionamento e sul conseguente esercizio della vite perpetua a forza idraulica. Con questa soluzione, che permette di sfruttare potenziali minimi a partire da 1 kW, griglie e sgri- TDE Macno propone una gamma completa di azionamenti idonei ad applicazioni gliatori, normalmente utiliz- per la rigenerazione ad acqua, eolica e solare zati con turbine tradizionali MAGGIO 2009 • AUTOMAZIONE OGGI 324 71 AO automazioneoggi speciale pianto, mentre TDE Macno ha fornito il sistema di conversione a quattro quadranti inverter/AFE della serie Opendrive da 90kW. L’apparecchiatura elettrica, rispondente alla normativa Enel DK5740, oltre alla sezione di potenza comprende il PLC di controllo, tramite il quale viene gestito completamente l’impianto. La centrale normalmente non è presidiata, per cui il sistema di controllo provvede autonomamente a gestire le sequenze di funzionamento e gli allarmi. Nel caso di allarmi gravi, la centrale si arresta in sicurezza e tramite la teleassistenza richiede l’intervento del personale addetto alla manutenzione. La logica di controllo è stata sviluppata in modo da differenziare gli allarmi in lievi e gravi: nel primo caso gli allarmi vengono segnalati e l’impianto continua a lavorare, nel secondo caso si arresta l’impianto elettricamente o meccanicamente. La logica di controllo dell’impianto prevede una fase di avviamento a velocità minima, durante la quale si verifica lo stato elettrico e meccanico del sistema, e una successiva fase di lavoro alla velocità impostata o regolata in funzione del livello dell’acqua. Il sistema di conversione inverter/AFE, da parte sua, è costituito dalla serie di azionamenti digitali Opendrive, caratterizzata da flessibilità di impiego, elevate prestazioni dinamiche e semplicità di utilizzo. Opendrive, disponibile nelle taglie da 3 a 1 MW 230 Vc.a. - 460 Vc.a. - 690 Vc.a., può controllare motori asincroni in modalità inverter sensorless/vettoriale, motori brushless standard, lineari e torque, motori a riluttanza e può essere usato indifferentemente come inverter o come AFE, configurando semplicemente il ‘firmware’ di controllo. La sezione di potenza c.a./c.c. è costituita dal modulo Active Front End Opdafe che permette il recupero dell’energia, in sincronismo con la frequenza di rete e a basso contenuto armonico. Le principali caratteristiche del sistema sono la generazione della corrente di linea sinusoidale a basso contenuto armonico (THD <3 per cento), in fase con la tensione di rete; la compensazione delle variazioni di tensione; lo scambio bidirezionale della potenza; la potenza generata in rete che è solo di tipo attivo; il fattore di potenza unitario con possibilità di compensare eventuali variazioni induttive o capacitive dell’impianto; la connessione diretta in rete del generatore tramite comando di by-pass. Quest’ultima caratteristica è una funzione sviluppata appositamente per gestire il collegamento diretto e in sincronismo con la rete del generatore, eliminando le perdite di inverter e AFE: il PLC effettua un monitoraggio della velocità dell’alternatore e se la stessa permane prossima alla nominale per un certo tempo e il livello dell’acqua si mantiene pressoché costante, il PLC dà il consenso per attivare la funzione di by-pass; durante il funzionamento in parallelo dell’alternatore, il PLC continua a monitorare il livello del canale di alimentazione in modo da evitare sovraccarichi all’alternatore, gestendo le paratoie di scarico; nel caso in cui il livello del canale scenda sotto un determinato livello, si provvederà a ripor■ tare il sistema sotto inverter/AFE. TDE Macno readerservice.it n. 21