Idroelettrico

L'ultimo settore energetico produttivo analizzato è quello relativo all'energia idroelettrica, una fonte ampiamente sfruttata in Italia che rappresenta quasi il 13% della produzione elettrica nazionale lorda. Nel 2017 la capacità installata dei 4274 impianti dislocati sul territorio nazionale è pari a 22838 MW, con una produzione elettrica lorda di circa 38 TWh. Gli impianti sono distinti principalmente in tre categorie: a serbatoio, a bacino e ad acqua fluente (che comprende anche il piccolo idroelettrico). Quanto riportato in Tabella 1.10 non coincide con i dati appena forniti poiché nel primo caso non si considerano i pompaggi nel calcolo delle caratteristiche generali del settore. In Tabella 2.18 risulta quindi la suddivisione reale e semplificata del settore, in modo da poter condurre l'analisi dell'energia ed emissioni indirette da fonte idrica. Lo studio si basa su tre modelli di impianto, a bacino, ad acqua fluente e di piccole dimensioni [37]; a partire da questi, si valuta la struttura semplificata del settore idroelettrico, mantenendo costante la capacità installata (sia totale che relativa ad ogni tecnologia).

Tabella 2.18 Suddivisione per fasce di potenza del settore idroelettrico nazionale, 2017.

Settore idroelettrico nazionale, 2017: suddivisione reale per tipologia di impianto.

Tipologia di impianto N° impianti Potenza lorda

[-] [-] [MW]

Impianti a serbatoio 186 12122.9

di cui a pompaggio 23 7393.8

Impianti a bacino 204 5089.7

Impianti ad acqua fluente 3884 5625.3

Totale 4274 22837.9

Settore idroelettrico nazionale, 2017: suddivisione reale per tipologia di impianto, dati raggruppati.

Potenza lorda Vita stimata impianto Produzione annuale

[MW] [anni] [GWh]

Impianti a bacino 17212.6 150 20300.3

Impianti ad acqua fluente 5625.3 70 - 80 17724.3

Totale 22837.9 38024.6

Settore idroelettrico nazionale, 2017: distribuzione per fasce di potenza (inclusi i pompaggi).

Fasce di potenza N° impianti Potenza lorda

[MW] [-] [MW]

P ≤ 1 3074 827.4

1 < P ≤ 10 886 2654.5

P > 10 314 19356.1

Totale 4274 22838

Dettagli impianti presi come modello per l'analisi [37].

Potenza lorda Vita stimata impianto Produzione netta

[MW] [anni] [GWh/y]

Impianto a bacino 95 150 190

Impianto ad acqua fluente 8.6 80 38.5

Impianto di piccole dimensioni 0.19 70 1.2

Settore idroelettrico nazionale, 2017: suddivisione semplificata per fasce di potenza e tipologia di impianto.

Fasce di potenza Tipologia di impianto Potenza lorda N° impianti

[MW] [-] [MW] [-]

P ≤ 1 Acqua fluente - piccole dim. 827.4 4355

1 < P ≤ 10 Acqua fluente 2654.5 309

P > 10 A bacino 17212.6 181

Acqua fluente 2143.5 249

Totale 22838 5094

55 La definizione della struttura del settore idroelettrico permette di condurre l'analisi dei materiali: per ogni tipologia di centrale si stabiliscono i materiali ed i quantitativi necessari alle fasi di costruzione e manutenzione.

Il calcolo dei materiali necessari all'intero settore si basa sul prodotto dei quantitativi ricavati per il numero di centrali appartenenti alla categoria di impianto, ricavati in Tabella 2.18. In Tabella 2.19 si presenta quindi l'insieme dei materiali necessari all'intero settore idroelettrico, suddivisi per tipologia di impianto; per ognuno, tramite i coefficienti forniti dal software SimaPro (Tabella 6.11) si ricava l'energia richiesta CED e le emissioni totali GWP.

Tabella 2.19 Materiali necessari per la costruzione complessiva del settore idroelettrico nazionale.

Settore idroelettrico nazionale 2017 – IMPIANTI A BACINO

Elenco materiali Settore CED CEDtot GWP GWPtot

[kg] [MJ,eq/kg] [MJ,eq] [kgCO2,eq/kg] [kgCO2,eq] Materiali chimici Fluidi lubrificanti 2.51E+05 51.2 1.28E+07 0.658 1.65E+05

Materiali

Calcestruzzo

cemento 2.39E+10 3.59 8.59E+10 0.777 1.86E+10

acqua 1.52E+10 0.00622 9.42E+07 0.000378 5.73E+06

ghiaia 1.51E+11 0.0752 1.13E+10 0.00295 4.45E+08

Acciaio

a. rinforzato 3.15E+08 23.5 7.41E+09 1.49 4.70E+08

a. cromato 3.30E+08 88.6 2.92E+10 5.4 1.78E+09

a. bassolegato 7.37E+08 27.4 2.02E+10 1.8 1.33E+09

Rame 5.36E+07 36.60 1.96E+09 2.12 1.14E+08

Totale CED e GWP riferiti ai materiali complessivi 1.52E+11 2.51E+10

Settore idroelettrico nazionale 2017 – IMPIANTI AD ACQUA FLUENTE

Elenco materiali Settore CED CEDtot GWP GWPtot

[kg] [MJ,eq/kg] [MJ,eq] [kgCO2,eq/kg] [kgCO2,eq] Materiali chimici Fluidi lubrificanti 3.14E+05 51.2 1.61E+07 0.658 2.07E+05

Materiali:

Calcestruzzo:

cemento 4.17E+09 3.59 1.50E+10 0.777 3.24E+09

acqua 2.64E+09 0.00622 1.64E+07 0.000378 9.98E+05

ghiaia 2.63E+10 0.0752 1.97E+09 0.00295 7.75E+07

Acciaio:

a. rinforzato 2.64E+08 23.5 6.20E+09 1.49 3.93E+08

a. cromato 5.15E+07 88.6 4.56E+09 5.4 2.78E+08

a. bassolegato 7.09E+08 27.4 1.94E+10 1.8 1.28E+09

Rame 1.70E+07 36.60 6.23E+08 2.12 3.61E+07

Totale CED e GWP riferiti ai materiali complessivi 4.71E+10 5.71E+09

Settore idroelettrico nazionale 2017 – IMPIANTI DI PICCOLA TAGLIA

Elenco materiali: Settore CED CEDtot GWP GWPtot

[kg] [MJ,eq/kg] [MJ,eq] [kgCO2,eq/kg] [kgCO2,eq]

Materiali chimici Fluidi lubrificanti N/A 51.2 [-] 0.658 [-]

Materiali

Calcestruzzo

cemento 8.23E+08 3.59 2.95E+09 0.777 6.40E+08

acqua 5.21E+08 0.00622 3.24E+06 0.000378 1.97E+05

ghiaia 5.19E+09 0.0752 3.90E+08 0.00295 1.53E+07

Ghiaia 4.83E+09 0.0752 3.63E+08 0.00295 1.43E+07

Acciaio

acciaio 3.68E+05 31.1 1.14E+07 1.88 6.92E+05

a. rinforzato 2.17E+08 23.5 5.11E+09 1.49 3.24E+08

a. cromato 2.69E+06 88.6 2.38E+08 5.4 1.45E+07

a. bassolegato 6.05E+06 27.4 1.66E+08 1.8 1.09E+07

Rame 9.06E+05 36.60 3.32E+07 2.12 1.92E+06

Ghisa 1.18E+08 25.2 2.98E+09 1.51 1.79E+08

PVC 8.49E+06 61.5 5.22E+08 1.97 1.67E+07

Polietilene 3.94E+07 78.7 3.10E+09 1.93 7.61E+07

Alluminio 1.17E+05 137 1.60E+07 8.77 1.02E+06

Piombo 7.05E+04 16.2 1.14E+06 1.11 7.83E+04

Argon 2.93E+04 4.43 1.30E+05 0.188 5.51E+03

Acqua 2.02E+10 0.00622 1.25E+08 0.000378 7.62E+06

Totale CED e GWP riferiti ai materiali complessivi 1.59E+10 1.38E+09

56 Come per le altre FER, anche in questo caso il calcolo complessivo si basa sull'energia ed emissioni indirette, poiché le emissioni dirette risultano essere nulle. La valutazione delle voci contribuenti al valore totale delle emissioni indirette è presentata in Tabella 2.20: partendo dalle emissioni complessive relative ai materiali (totali di Tabella 2.19), per ogni tipologia di impianto si calcolano i contributi di costruzione, manutenzione e smantellamento applicando nuovamente la variazione del coefficiente moltiplicativo γ. In Tabella 2.18 si è visto come il settore nazionale idroelettrico possa essere riassunto in due sole categorie, accorpando i dati dei piccoli impianti a quelli degli impianti ad acqua fluente: è per questo motivo che si sceglie in Tabella 2.20 di riprendere questa suddivisione. A differenza delle precedenti analisi, in questo caso si sceglie anche di differenziare i range di γ in base alla tecnologia in analisi: data l'imponenza dell'opera di costruzione delle dighe degli impianti a bacino, i valori di γ saranno superiori a quelli relativi agli impianti ad acqua fluente. L'unione dei risultati ottenuti per ogni tecnologia porta alla definizione di un intervallo di variabilità delle emissioni relative al settore idroelettrico nazionale che va da 9.24 a 10.15 gCO2,eq/kWh. In 0 si darà spiegazione sull'entità di questi risultati che, a primo impatto, possono sembrare eccessivamente bassi.

Tabella 2.20 Calcolo delle emissioni indirette del settore geotermoelettrico nazionale, 2017.

Calcolo Fattore di emissione del parco nazionale idroelettrico CEDtot GWPtot

γmin γmedio γmax

[MJ,eq] [kgCO2,eq]

Emissioni indirette:

Materiali chimici: 1.28E+07 1.65E+05 [-] [-] [-]

Materiali: 1.52E+11 2.51E+10 [-] [-] [-]

Costruzione: 2.21E+10 3.63E+09 0.12 0.145 0.17

En dir per indiretta: 0.00E+00 0.00E+00 [-] [-] [-]

Manutenzione: 9.13E+09 1.50E+09 0.05 0.06 0.07

Lavoro: 0.00E+00 0.00E+00 [-] [-] [-]

Smantellamento: 1.90E+10 3.13E+09 0.1 0.125 0.15

Ammortamento: 0.00E+00 0.00E+00 [-] [-] [-]

Emissioni dirette: 0,00E+00 0,00E+00 [-] [-] [-]

Totale per γmedio: 2.02E+11 3.33E+10 Produzione elettrica lorda parziale 3045 [TWh]

Fattore di emissione idroelettrico: [gCO2,eq/kWh] [gCO2,eq/kWh] [gCO2,eq/kWh]

10.45 10.95 11.44

Calcolo Fattore di emissione del parco nazionale idroelettrico CEDtot GWPtot

γmin γmedio γmax

[MJ,eq] [kgCO2,eq]

Emissioni indirette:

Materiali chimici: 1.61E+07 2.07E+05 [-] [-] [-]

Materiali: 6.29E+10 7.09E+09 [-] [-] [-]

Costruzione: 7.87E+09 8.86E+08 0,1 0,125 0,15

En dir per indiretta: 0,00E+00 0,00E+00 [-] [-] [-]

Manutenzione: 1.89E+09 2.13E+08 0,01 0,03 0,05

Lavoro: 0,00E+00 0,00E+00 [-] [-] [-]

Smantellamento: 7.87E+09 8.86E+08 0,1 0,125 0,15

Ammortamento: 0,00E+00 0,00E+00 [-] [-] [-]

Emissioni dirette: 0,00E+00 0,00E+00 [-] [-] [-]

Totale per γmedio: 8.06E+10 9.07E+09 Produzione elettrica lorda totale 1329.3 [TWh]

Fattore di emissione idroelettrico: [gCO2,eq/kWh] [gCO2,eq/kWh] [gCO2,eq/kWh]

6.45 6.83 7.20

Fattore di emissione settore idroelettrico: [gCO2,eq/kWh] [gCO2,eq/kWh] [gCO2,eq/kWh]

9.24 9.69 10.15

57 La suddivisione percentuale dei contributi al calcolo del fattore di emissione medio si trova in Figura 2.10, come nelle precedenti analisi delle tecnologie rinnovabili le quote sono molto simili tra un settore e l'altro. Questa similitudine è dovuta al fatto che nel caso delle FER non vi sia l'influenza di emissioni dirette o relative al combustibile come per il parco termoelettrico. L'unico contributo al fattore totale di emissione è dato dalle emissioni indirette relative agli impianti: queste ultime si basano sui fattori moltiplicativi γ che hanno range di variazione molto simili tra di loro per cui la suddivisione percentuale risulterà quasi costante.

Figura 2.10 Quote percentuali dei contributi costituenti il fattore di emissione del parco idroelettrico nazionale, 2017.

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