L'ENERGIA IDROELETTRICA
La risorsa idroelettrica nel 2004 ha rappresentato oltre il 75% della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili e resta la più importante delle risorse energetiche interne. Nonostante ciò, il contributo percentuale dell'idroelettrico alla produzione totale di energia elettrica è progressivamente diminuito nel corso degli ultimi anni, attestandosi nel 2004 su una quota inferiore al 12% del totale nazionale (fonte Grtn).
Le problematiche di impatto ambientale non sembrano consentire uno sviluppo del settore in termini di nuove installazioni, se non per quanto riguarda gli impianti di piccola taglia, in particolare della tipologia ad acqua fluente (senza bacino di invaso). Appartengono a questa tipologia molti degli interventi avviati negli ultimi anni per la realizzazione di nuovi impianti e per il ripristino di impianti abbandonati e tecnologicamente obsoleti.
(Fonte Enea su dati GRTN)
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Energia elettrica,
anno 2004 in GWh |
% |
| Idroelettrico |
42.744 |
12,25% |
| Idroelettrico < 10 MW |
8.859 |
2,54% |
| Idroelettrico> 10 MW |
33.885 |
9,71% |
| Totale energia prodotta da fonte rinnovabile |
55.692 |
15,96% |
| Consumo Interno lordo di energia elettrica |
349.000 |
100% |
Le centrali idroelettriche, in prima approssimazione, possono essere suddivise in due classi principali: una prima classe è costituita dalle grandi centrali (grande idro); l'altra dagli impianti con potenza installata inferiore a 10 MW, definiti impianti mini idro. Quest'ultima classe, per le potenzialità di diffusione può essere a sua volta suddivisa in due sotto-classi costituite da: micro centrali con potenza inferiore a 100 kW e mini centrali con potenza non superiore a 1 MW. Nella realtà italiana sarebbe più rispondente al reale considerare come limite superiore delle mini-centrali la potenza di 3.000 kW (3 MW), taglia presa a riferimento dall'Autorità per l'Energia Elettrica e il Gas nelle delibere di determinazione dei prezzi di cessione dell'energia (delibera 162/98, 82/99 e 62/02).
Una ulteriore classificazione degli impianti idroelettrici si basa sul loro funzionamento in rapporto alla modalità di presa e accumulo delle acque:
. impianti ad acqua fluente: privi di qualsiasi capacità di regolazione e, pertanto, la portata derivabile durante l'anno è funzione del regime idrologico del corso d'acqua;
. impianti a deflusso regolato: possono regolare le acque tramite un serbatoio di regolazione giornaliero, settimanale o mensile.
In generale, un impianto idroelettrico è costituito da componenti civili e idrauliche (opere di presa, di convogliamento e di restituzione, centralina) e da opere elettromeccaniche (turbina, alternatore, quadri elettrici, sistemi di comando). Il numero delle diverse componenti e la loro complessità costruttiva e, conseguentemente, operativa e gestionale variano evidentemente in funzione della dimensione dell'impianto. La turbina idraulica è la componente principale nella realizzazione di un sistema idroelettrico poiché il suo costo è quello che incide maggiormente nel valore dell'investimento; la scelta del tipo di turbina di un impianto dipende dalla portata utile e dal salto.
In base alle caratteristiche stimate di salto e di portata è possibile individuare la tipologia e la taglia di turbina più adatte; la turbina deve essere infatti dimensionata non solo in funzione della portata media dell'anno, ma anche della portata di picco dei periodi con maggiore disponibilità d'acqua. Nel caso di microimpianti il mercato non offre una molteplicità di modelli. L'intervallo di valori di portata e salto all'interno dei quali scegliere è sintetizzato in tabella.
(Fonte: APER)
| Campi di applicazione delle micro e miniturbine in commercio |
| Tipologia turbina |
Portata (l/s) |
Salto (m) |
| Pelton |
1-1000 |
20-300 |
| Turgo |
1-2000 |
30-300 |
| Flusso incrociato |
20-2000 |
5-100 |
| Francis |
500-2000 |
2-10 |
L'impiego della risorsa idroelettrica, su piccola scala, interessa realtà locali che prevedono un uso dell'energia prodotta diverso da quello tipicamente industriale. È il caso dell'utilizzo di piccole turbine (da pochi kW ad alcune decine di kW) posizionate su torrenti di montagna, asservite all'alimentazione di realtà locali di dimensioni ridotte, o su salti d'acqua di acquedotti potabili o ancora canali irrigui o di bonifica.
In generale, si può dire che esiste la convenienza a realizzare impianti di piccola taglia soprattutto in presenza di condotte e briglie pre-esistenti unitamente a valori interessanti di salto e portata.
Gli impianti di mini e micro idraulica possono trovare applicazione in tutte quelle circostanze in cui sussista un fabbisogno energetico locale da soddisfare e la disponibilità di una portata d'acqua, anche limitata, su di un salto anche di pochi metri. In queste circostanze, gli impianti hanno un impatto limitato e non modificano l'uso del corso d'acqua.
La fonte idroelettrica è competitiva sia su basi tecniche che economiche con le forme convenzionali di produzione di energia elettrica. La variabilità dei costi di investimento è una caratteristica sia dei grandi che dei piccoli impianti idroelettrici, in quanto è legata all'entità delle opere civili necessarie alla realizzazione dello sbarramento e delle opere di adduzione. Per queste ragioni, in Italia, il costo unitario di investimento può variare tra 1.500 e 2.500 €/kW installato, con un periodo di ammortamento di 60 anni per le opere civili e di 30 per le opere elettromeccaniche. I costi operativi sono in genere compresi tra il 2% e il 3% del costo di investimento, per un numero di ore equivalenti di produzione pari a circa 3.700. Sotto queste ipotesi il costo di produzione è compreso tra 4,5 e 11 c€/kWh (Fonte ENEA) .
Per impianti di piccola taglia il limite superiore può essere facilmente superato riducendo al minimo le spese di gestione e manutenzione ed assicurando la massima utilizzazione delle risorse idrauliche disponibili.
Data la modesta complessità costruttiva di un impianto di piccole dimensioni, la gestione e la manutenzione risultano attività molto semplificate rispetto ai grandi impianti: la gestione avviene tramite sistemi di controllo remoto che consentono la gestione e il monitoraggio dell'impianto.
La maggior parte delle imprese presenti sul mercato nazionale realizzano attrezzature e componenti meccanici in base alle specifiche richieste del cliente e/o commercializzano turbine idrauliche con marchi stranieri.
In molti casi, nelle applicazioni di piccola scala i costruttori di apparecchiature sono anche in grado di fornire un servizio completo sin dalla fase di progettazione delle opere idrauliche e civili, così da consegnare l'impianto "chiavi in mano". Va inoltre segnalato che esistono in commercio piccolissimi sistemi idroelettrici integrati, a partire da 0,2 kW di potenza, facilmente installabili. Il vantaggio di questi piccolissimi impianti risiede nel fatto che non richiedono autorizzazione al prelievo dell'acqua e il loro impatto ambientale è praticamente trascurabile.
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