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Università degli Studi di Perugia Facoltà di Ingegneria Corsi 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. Energia Idroelettrica.

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corso di impatto ambientale modulo b aspetti energetici prof ing francesco asdrubali a a 2007 08

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

slide2
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

slide3

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

slide4

Valutazione delle risorse idriche

PIOVOSITA’

(pluviometro)

800÷1000 mm/anno

curve

isoiete

slide5

V = volume defluito in un certo t

Vo = volume affluito nello stesso t

Coefficiente di deflusso

C=1

P = precipitazioni d = deflussi

slide10

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

slide13

Impianti a bacino

curva

deflussi

Gm = V/T modulo

curva

afflussi

slide17

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

slide18

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

slide20

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