Corso di Impatto ambientale Modulo b) Aspetti energetici prof. ing. Francesco Asdrubali a.a. 2007/08

1. Università degli Studi di PerugiaFacoltà di IngegneriaCorsi di laurea specialistica in Ingegneria Meccanica e per l’Ambiente e il Territorio Corso di Impatto ambientale Modulo b) Aspetti energetici prof. ing. Francesco Asdrubali a.a. 2007/08 EnergiaIdroelettrica

2. Teorema di BERNOULLI tra sezioni 1 e 2 energia captata dall’impianto idroelettrico [W] se [G] = m3/s Se KW Pe (potenza elettrica ai morsetti alternatore) rendimento globale impianto Pe = 9,81 H G η (energia elettrica E prodotta da 1 m3 di acqua che compie il salto H, espressa in KWh) (ponendo η = 0,73) con 500 m di caduta, ad ogni m3 di acqua corrisponde 1 KWh

3. RENDIMENTI DI UN IMPIANTO IDROELETTRICO rendimento globale suddividiamo la perdita (1-η) nelle diverse aliquote H = caduta geodetica H ‘ = caduta netta a monte turbina (m.c.a.) rendimento opere adduz. se Po = gHρG Pm = gH’ρG rendimento idraulico rendimento turbina rendimento meccanico Pi = potenza ceduta dall’acqua alle palette Pt = potenza trasferita all’asse della turbina rendimento elettrico RENDIMENTO GLOBALE tempi di ammortamento del capitale lunghi IMPIANTI IDROELETTRICI contenute spese di esercizio e manutenzione IL COSTO DEL KWh DIPENDE PRINCIPALMENTE DAL COSTO DELL’INVESTIMENTO INIZIALE E DAGLI INTERESSI PASSIVI costo del KWh/valore del KWh

4. Valutazione delle risorse idriche PIOVOSITA’ (pluviometro) 800÷1000 mm/anno curve isoiete

5. V = volume defluito in un certo t Vo = volume affluito nello stesso t Coefficiente di deflusso C=1 P = precipitazioni d = deflussi

6. curva idrodinamica valore idrodinamico [m Km2]

8. Impianti ad acqua fluente

10. Impianti ad acqua fluente:scelta della portata di progetto c = costo unitario medio KWh prodotto G = portata media giornaliera P = potenza media giornaliera E = energia totale prodotta in un anno C = costi totali in un anno curva delle produzioni curva dei costi totali curva del costo del KWh

11. Impianti a bacino

13. Impianti a bacino curva deflussi Gm = V/T modulo curva afflussi

14. he = KT1,5 [mm] VISENTINIK = 2,25 ÷ 2,00

15. Impianti ad accumulazione per pompaggio

17. IMPIANTI AD ACCUMULAZIONE PER POMPAGGIO • scelta della capacità dei serbatoi (minore) • durata della accumulazione • riserva strategica di energia • costi impatto ambientale almeno uno dei bacini naturali • pompe sotto battente (cavitazione) • classificazione alta/altissima caduta • media caduta • alta/altissima caduta • H>600-700 m • macchina elettrica • gruppi ternari turbina (PELTON) • pompa • b) media caduta • H fino a 700 m FRANCIS • gruppi ternari costo di I° impianto -20÷30% • rendimenti paragonabili CLASSIFICAZIONE TURBINE Potenze da qualche diecina di KW a centinaia di MW Salti da qualche m a 2.000 m Portate da qualche m3/s a parecchie centinaia di m3/s PELTON Classificazione FRANCIS KAPLAN

18. IMPIANTI AD ACCUMULAZIONE PER POMPAGGIO E1 = energia prelevata dalla reteE2 = energia restituita alla reteWel, Wid = perdite elettriche e idrauliche LIMITI DI CONVENIENZA ECONOMICACTa, CTt costi totali anni centrali a pompaggio e tecniche di puntaCa, Ct costi capitalih n.ro di ore medio annuo di funzionamento a pieno caricocb costo marginale KWh di base impiegato per pompaggioct costo marginale del KWh termico di puntaη* rendimento di esercizio impianto pompaggio CTa CTt ponendo CaCt+α h

19. Ca Ct +  h

20. energia elettrica assorbita per il pompaggio quantità di energia assorbita in termini di fonte primariab = rendimento impianto termico di base LIMITI DI CONVENIENZA ENERGETICA TG = rendimento impianto di punta a Turbina a gasb = 0.33TG = 0.28*  0.82la convenienza può essere solo di tipo economico e non energetico

21. Turbine idrauliche