V – L’investimento ed il progetto esecutivo I L’energia idroelettrica e le altre fonti di produzione 5.3 La tubatura

Uno dei compiti del sottoscritto è stato effettuare uno studio di fattibilità riguardo il giusto diametro della tubatura da adottare in un impianto simile. Le variabili sono molteplici, i lo- ro effetti si possono però riassumere nell‟investimento iniziale e nelle perdite di carico du- rante l‟esercizio; il corretto dimensionamento si è a basato sulla giusta mediazione tra que- sti valori per ottenere il massimo profitto possibile nei venti anni di durata degli incentivi statali. Il compromesso si è trovato con la tubatura DN1800, costruita con resina poliestere rinforzata con fibre di vetro. Nel capitolo precedente si è presentata nel dettaglio l‟analisi fluidodinamica-economica, che può essere riassunta nei termini del diametro scelto:

 investimento iniziale: 29.341 [€];

 rata dell‟ammortamento finanziario in 20 anni: 1.467 [€/anno];  velocità dell‟acqua nella tubazione: 0,98 [m/s];

 perdite di carico totali: 5,9 [cm];

 perdite energetiche annue: 3.603 [kWh/anno];  perdite economiche annue: 793 [€/anno];  totale del passivo annuo: 2.260 [€/anno].

Lo studio di fattibilità vero e proprio avrebbe diritto di veto sull‟installazione o meno di un certo particolare, ma in tale caso la tubatura è essenziale al funzionamento dell‟impianto stesso per cui l‟unica accortezza adoperabile è la scelta del suo diametro economico. Altri elementi imprescindibili sono i supporti posti a immobilizzare la tubatura, la prepara- zione dello scavo per contenerla, la grande quantità di cemento per ricoprire il letto dello scavo e per bloccare la tubatura ed i supporti stessi. Come si evince dai conti, il costo della tubatura è altamente preponderante rispetto i costi di installazione e preparazione dello scavo; per questo lo studio alla ricerca del miglior diametro economico è di fondamentale importanza.

Si introducono i seguenti dati:

 costo della tubatura e sua installazione: 29.340 [€];  costo del cemento per i supporti: 200 [€/tonn];  quantità di cemento impiegato: 4 tonnellate;  tempo impiegato totale: 4 giorni;

 numero di operai: 4;

 costo del noleggio dello scavatore: 54 [€/ora];  tempo di scavo: 6 ore.

Quindi: € € € 29.340 [€] 200 4 [tonn] 32 [ ] 4h operai 20 54 6 [ ]h 33.100[€] tonn h h        _{ }    _{ }  _{ }        .

V – L’investimento ed il progetto esecutivo 95

5.4

La turbina e l’alternatore

I motivi per cui si è scelto di procedere con una potenza nominale di 120 [kW] sono me- ramente economici e saranno illustrati nel dettaglio nei paragrafi successivi; una volta ap- purato il limite della portata fluviale e del dislivello ottenibile, tutte le scelte sono basate su criteri di convenienza economica. Analizzando le curve di durata, ottenute dal PTA (piano di tutela della acque) e dalla regione e cautelativamente scegliendo la minore tra le due, si evince la portata nei vari periodi dell‟anno; tali valori sono fondamentali poiché indicano (anche se con un errore talvolta elevato) per quanto tempo il fiume elabora una certa porta- ta. Per il carattere del Rabbi, si sarebbero potuti installare anche 420 [kW] (corrispondenti ad una portata di 7,8 [m3/s]), ma l‟impianto avrebbe funzionato a pieno regime solo per il 10 % annuo, cioè per 36 giorni su 365, e l‟investimento iniziale non si sarebbe assoluta- mente ripagato.

Per scegliere la potenza della turbina, quindi, si sono seguiti i seguenti passaggi:

- si è scelta la curva di minore portata, per rimanere in sicurezza (in questo caso la PTA);

- da tale curva sono stati dedotti gli specifici valori di portata per ogni percentuale di durata;

- si sono scelte ad intuito varie portate da inserire nei calcoli, cercando di mantenersi sulle massime per ogni range di durata;

- da tali portate sono state ricavate le potenze della turbina, inserendo preventivamente una media del rendimento assicurato dal costruttore;

- si è cercato nella tabella delle curve di durata il valore superiore alla portata massima scelta o derivabile, e si è valutata la durata annuale di tale entità, procedendo in tale modo fino a che la portata minima già ridotta del DMV non sia inferiore al minimo valore turbinabile (30 % della portata di progetto);

- moltiplicando ogni singola potenza così ottenuta (con le portate specifiche) per i giorni e le ore di funzionamento, si è ottenuta l‟energia annua complessiva data dalla somma di tutte quelle ricavate;

- si sono valutati i ricavi annuali e le differenze tra le taglie di turbina scelte, prestando particolare attenzione ai diversi investimenti iniziali.

Applicando tale procedimento ai valori del sito di Fiumana, il sottoscritto ha verificato la correttezza della scelta della turbina con potenza nominale di 120 [kW]; in particolare si potrebbe pensare alla convenienza di una turbina molto potente, ma il grande problema sta non nella massima ma nella minima portata elaborabile, pari almeno al 30 % della portata di progetto. Se si scende sotto tale valore la turbina si ferma, perché non riesce più a soppe- rire alle richieste di coppia creando un limite inferiore molto elevato e diminuendo i giorni di funzionamento; installando quindi turbine molto potenti l‟effettivo utile annuo non cre- sce in maniera proporzionale ai costi impiantistici, che diventano molto consistenti.

Come già largamente disquisito su tale accoppiamento, esso si rivela essere il maggior co- sto fisso e variabile dell‟impianto. Oltre alla vasca di presa ed agli sgrigliatori, infatti, la turbina e l‟alternatore sono gli unici richiedenti una manutenzione programmata.

Implementando le curve di durata proprie del fiume Rabbi e ricavate da un‟analisi del Pia- no di Tutela della Acque (del decennio 1991-2001) in un foglio di calcolo redatto dal sot- toscritto, si è potuta verificare l‟effettiva convenienza dell‟utilizzo di una specifica taglia di turbina rispetto altre proposte. Nei primi capitoli dell‟elaborato si è insistito sulla scelta della Kaplan rispetto una Francis, basandosi sul fatto che i minimi dislivelli ma le portate consistenti identificano il range proprio della Kaplan; nel seguito invece si presenta la scel-

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