L’Energia idroelettrica
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Energia Idroelettrica
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Energia Idroelettrica
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Energia Idroelettrica
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Legislazione
• PROTOCOLLO DI KYOTO: i paesi industrializzati si impegnano a ridurre entro il 2012 le emissioni di CO2 del 5,2% rispetto al
1990 (stipulato nel dicembre del ’97) ;
• LEGGE 20‐20‐20: Ci si aspettava venissero definiti gli obiettivi e le strategie per ridurre su scala mondiale le emissioni di CO2;
• I CERTIFICATI VERDI: nuova struttura di incentivazione delle fonti rinnovabili.
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Ciclo Idrologico
Un corso d’acqua deriva dalle precipitazioni …
ma in realtà dipende dall’energia solare
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Centrali nel Mondo
Tipo
centrale
USA
Termo
71,8% 29%
Nucleare
20,8% 13%
Idro
5,7%
56,7% 9%
18,4% 13,6%
Solare
eolica
geotermica
1,7%
1,3%
0,1%
Canada
Cina
Giappone UE
80,35 59,3% 50,8%
%
1,2% 30’7% 33,3%
1%
Produzione di elettricità nel mondo
2,3%
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Organizzazione del mercato elettrico in Italia
•
•
•
•
•
•
•
•
Produttori;
Gestore Mercato Elettrico (GME);
Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale;
Grossisti;
Distributori;
Mercato Vincolato;
Mercato Libero;
Acquirente Unico.
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Gli impianti in Italia
• Rese: 48000 GWh
• Numero: 2005 centrali
• Locazione:
Piemonte, Valle d’Aosta e Liguria: 539 potenza prodotta: 4.350,9 MW
Trentino, Friuli e Veneto: 630 potenza prodotta: 4.592,5 MW
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Le Risorse …
Portata e Salto
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Cos’è l’energia idroelettrica
E’ una fonte di energia rinnovabile che sfrutta la potenza dell’acqua che, in particolari condizioni, è in grado di trasformare l’energia meccanica in energia elettrica.
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Da dove si ricava?
• Dai laghi o da bacini
artificiali, l’acqua viene convogliata ,attraverso condutture forzate, a valle.
• Dai fiumi aventi una consistente portata d’acqua e un regime costante nell’arco dell’anno. Viene fatta aumentare l’energia cinetica.
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DIGA: ha lo scopo di creare una riserva d’acqua, tramite la costruzione di un bacino artificiale, e di conseguenza creare un dislivello.
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CONDOTTA FORZATA: convoglia l’acqua dal bacino fino alle turbine
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POZZO PIEZOMETRICO: ha il compito di smorzare le enormi sovrappressioni che si generano quando la turbina viene fermata per evitare effetti a colpo d’ariete. 15
Portata, Salto e Potenza
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Il bacino idroelettrico: due tipi di centrali
• A salto: si utilizzano grandi altezze di caduta dell’acqua nelle regioni montane • Ad acqua fluente: utilizzano grandi masse d’acqua corrente che superano piccoli dislivelli 17
Centrale IDROELETTRICA
En. Potenziale >> En. Cinetica >> En. Elettrica
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Le centrali..
Serie di opere di ingegneria idraulica
posizionate in una certa successione allo scopo
di ottenere energia elettrica da masse d’acqua
in movimento
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Centrale IDROELETTRICA
En. cinetica ‐> en meccanica
Turbina
Una turbina è una
macchina che
converte l’energia
cinetica e/o
potenziale di un
fluido, ad esempio
acqua o vapore
acqueo, e la
trasforma in
energia meccanica.
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Centrale IDROELETTRICA
En. meccanica ‐> en elettrica
Alternatore
Legge di Faraday‐Neumann‐Lenz
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Centrale IDROELETTRICA
En. meccanica -> en elettrica
Alternatore
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Classificazione delle centrali Idroelettriche
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Centrale ad acqua fluente
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Centrale a piede di diga
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Centrale ad accumulo a pompaggio
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Centrale su linea di approvvigionamento
Es: impianto su canali di irrigazione
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Scelta della Turbina
in base al salto
Turbina
Salto
Turbina Kaplan
2 / 20 mt
Turbina Michell-Banky
3 / 200 mt
Turbina Turgo
50 / 250 mt
Turbina Francis
10 / 350 mt
Turbina Pelton
50 / 1300 mt
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Tipi di turbine
Pelton
Turgo
CrossFlow
Turbina
ad azione
Turbina a
Turbina ad Turbina
azione
ad azione reazione
Turbina a
reazione
Salti di 15
- 300 m
Salti di 2 –
20 m
Salti di 5 200 m
Francis
Salti di 10
– 350 m
Kaplan
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Turbina Kaplan
salto 2 ‐ 20 mt
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Turbina Michell ‐ Banky
salto 3 – 200 mt
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Turbina Turgo
salto 50 ‐ 250 mt
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Turbina Francis
salto 10 ‐ 350 mt
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Turbina Pelton
salto 50 – 1300 mt
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Turbina per bassi salti
Turbina a coclea
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Sistemi Francis e Pelton
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Sistemi Kaplan e Pelton
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• ALTERNATORE: trasforma l’energia meccanica in energia elettrica da immettere in rete. L'alternatore è
costituito da:
‐ Una parte fissa: statore;
‐ Una parte mobile: rotore.
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La corrente alternata
La corrente alternata è una corrente che cambia periodicamente, scorrendo ora in un senso ora nell’altro i(t) = i
sen(ωt +
α )
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IL TRASFORMATORE: serve ad innalzare il voltaggio della corrente in uscita dall’alternatore per evitare eccessive perdite di energia in linea (principio dell’induzione elettromagnetica).
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L’induzione elettromagnetica
Quando un conduttore è percorso da corrente elettrica genera attorno a se un campo magnetico che crea una tensione indotta, senza contatto fisico ma solo magnetico.
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Il “cammino” dell’elettricità
Come viene distribuita l’energia elettrica
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Potenza di centrale
Potenza Teorica sviluppabile ( Watt )
Pt = H x Q x g x ps
H = salto in mt
Q = portata in m3/sec
g = 9,8 m/sec2
ps = peso specifico acqua
1000 Kg/m3
Potenza Netta sviluppabile ( Watt )
Pn = Pt x n
Pt = potenza teorica Watt
n = rendimento ( da 0 a 1 )
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Problemi ambientali
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Impatto ambientale
• intervento edilizio, come la costruzione di laghi artificiali • in fase di costruzione ha un impatto visivo ed estetico molto forte
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• Alterazione delle portata fluviale e conseguente cambiamento del microclima • Problemi di sicurezza in caso di terremoti e frane
• Esodi forzati di popolazione • Diminuzione della fertilità dei terreni a valle
• Diffusione di malattie trasmesse dai parassiti che si moltiplicano nei bacini
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Problemi per il letto fluviale
• la naturale sedimentazione riempie il letto fluviale;
• sbarramenti bloccano il trasporto solido dei fiumi;
• alterazione dell’equilibrio tra l’apporto solido e l‘attività
erosiva nel corso dell’acqua a valle;
• erosione delle coste;
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Il disastro del Vajont
• 9 ottobre 1963 alle ore 22.39
• una frana staccatasi dal monte Toc precipita nel bacino della diga del Vajont
• un'onda scavalca la diga e travolge distruggendolo il paese di Longarone • 1910 vittime
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Panoramica della Valle del Vajont. Si nota la frana di 260 milioni di metri cubi staccatasi dal Monte Toc e precipitata nel bacino artificiale.
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La diga delle Tre Gole
•
•
•
•
renderà disponibile 22.500 MW;
è stata allagata una zona di 600 km x 2 km;
23 città demolite;
1,3 milioni di persone evacuate.
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Le guerre dell’oro blu
• La diga sul fiume Gange;
• Turchia, Siria e Iraq;
• Cecoslovacchia e Ungheria
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Turchia, Siria e Iraq
• La Turchia intende realizzare 22 dighe sull’Eufrate, che diminuirebbero drasticamente il livello delle acque del fiume disponibili per l’Iraq;
• La più grande (Ataturk) completata nel ’91 è alta 454m;
• Similmente, quando la Siria cominciò il riempimento della nuova grande diga di Tabqa, questo causò la diminuzione di un quarto della portata idrica in Iraq;
Per tutta risposta Saddam Hussein schierò le sue truppe alla frontiera e minacciando esplicitamente la diga 52
Cecoslovacchia e Ungheria
• Nel ’77 danno il via al progetto Gabcikovo‐Nagymaros per la gestione delle acque del fiume Danubio che prevede la realizzazione di un sistema di sbarramenti e due centrali idroelettriche;
• Un nuovo studio sugli impatti ambientali dimostra che la diga di Nagymaros può nuocere all’ecosistema del fiume e ridurre le scorte di acqua potabile;
• La Cecoslovacchia vuole una revisione del progetto, mentre l’Ungheria preme per l’accantonamento definitivo del progetto;
• Il conflitto termina nel ’92. 53
La diga sul Gange
• l’ultima diga terminata
nel ’74 ha provocato tensioni tra India e Bangladesh; • L’India continua a costruire sbarramenti, impoverendo così
la riserva idrica del Bangladesh, prosciugando 80 fiumi.
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