INDICE
INTRODUZIONE 1
1 UNA RISORSA CHE NON RICHIEDE COMBUSTIBILE È VIRTUALMENTE PERPETUA 3
2 DEFINIZIONE DI IDROELETTRICO MINORE 5
3 CONFIGURAZIONE DEI SITI ED APPLICAZIONI DEL MINI-IDRO 6
3.1 IMPIANTI AD ACQUA FLUENTE 8
3.2 IMPIANTI CON LA CENTRALE AL PIEDE DIGA 10
3.3 IMPIANTI INSERITI IN CANALI IRRIGUI 11
3.4 IMPIANTI INSERITI IN SISTEMI D’APPROVVIGIONAMENTO POTABILE 12
4 L’IDROELETTRICO IN ITALIA 14
4.1 CONSISTENZA E POTENZIALITÀ 15
4.2 INSERIMENTO AMBIENTALE 16
4.3 IMPATTO AMBIENTALE 17
4.3.1 Compatibilità ambientale del mini-idroelettrico 17 4.3.2 impatto ambientale degli impianti idroelettrici 18
4.3.3 Mitigazione degli impatti 24
4.3.4 Il contesto normativo italiano 26
4.3.5 Deflusso Minimo Vitale - DMV 27
4.3.6 Il quadro autorizzativo italiano 29
4.4 LE DIFFICOLTA’ DEL MINI-IDRO 30
4.5 INCENTIVI E NORMATIVA DI RIFERIMENTO 31
4.6 INVESTIRE NEL MINI-IDRO 32
5 TURBINE IDRAULICHE: FUNZIONAMENTO E CLASSIFICAZIONE 34 5.1 TURBINE UTILIZZATE NEGLI IMPIANTI IDROELETTRICI CONVENZIONALI 35 TURBINE AD AZIONE
5.1.1 Turbine Pelton 35
5.1.2 Turbine Turgo 37
TURBINE A REAZIONE
5.1.3 Turbine Francis 38
5.1.4 Turbine ad elica – Kaplan 40
5.2 ANALISI DELLA TURBINA KAPLAN 42
5.2.1 Tipologie e varianti della turbina Kaplan. 42
5.2.2 La Cavitazione 44
5.2.3 Altezza Statica di Aspirazione 45
5.2.4 Le Turbine ad Elica e Kaplan 47
5.2.5 Scelta della macchina 49
5.2.6 Triangoli di velocità 52
5.2.7 Curve caratteristiche di funzionamento 55
5.2.8 Turbine a Bulbo 57
5.2.9 Il Tubo aspiratore-diffusore 59
5.2.10 Tipologie di tubo aspiratore-diffusore 61
6. LE TURBINE PER L’IDROELETTRICO MINORE 63
6.1 TURBINE A FLUSSO INCROCIATO 63
6.2 RUOTE IDRAULICHE 64
6.3 VITI DI ARCHIMEDE (COCLEE) 66
6.3.1 Principio di funzionamento e campo d'applicazione 66
6.3.2 Portata 67
6.3.3 Prevalenza e salto 67
6.3.4 Pretrattamenti dell’acqua 68
6.3.5 Portate e sistemi di conversione 68
6.3.6 Velocità di rotazione 70
6.3.7 Componenti meccanici e particolari costruttivi 70
6.3.7.1 Tubo portante 71
6.3.7.2 Volute elicoidali 72
6.3.7.3 Supporti 73
6.3.7.4 Canale di alloggiamento (trogolo) 74
6.3.7.5 Sponda di contenimento 76
6.3.7.6 Moltiplicatore di giri 77
7 AZIONI DA INTRAPRENDERE PER REALIZZARE UN IMPIANTO MICRO-HYDRO 79 7.1 MICRO-IMPIANTO IDROELETTRICO DI POTENZA INFERIORE A 20KW 79 7.2 MICRO-IMPIANTO IDROELETTRICO DI POTENZA SUPERIORE A 20KW 81
7.2.1 Curva di durata delle portate 81
7.2.2 Scelta della macchina idraulica 82
7.3 STUDIO DI FATTIBILITÀ DELL’IMPIANTO E VERIFICA DEI COSTI 82
7.4 LA FISICA DI UN IMPIANTO IDROELETTRICO 83
7.5 LA COMPOSIZIONE DI UN IMPIANTO IDROELETTRICO 85
8 STUDIO DI UN IMPIANTO AD ACQUA FLUENTE SU UNA TRAVERSA ESISTENTE 86
8.1 INQUADRAMENTO GENERALE DELL'AREA DI STUDIO 86
8.1.1 Inquadramento geografico 86
8.1.2 Utilizzazione idroelettrica del fiume Serchio 89
9 ANALISI IDRAULICA ED IDROLOGICA DELLE PORTATE IN LOCALITA' MONTE S.QUIRICO
91
9.1 MISURE DI PORTATA 93
9.1.1 Profilatore acustico ad effetto Doppler (ADP) 93
9.1.2 Mulinello idrometrico 96
9.1.3 Sezioni di controllo 97
9.2 ANALISI DEI DATI DISPONIBILI 100
9.2.1 Curva di durata delle portate 110
9.2.2 Scala di risalita per pesci 112
10 SCELTA DELLE MACCHINE E DIMENSIONAMENTO PER LO SFRUTTAMENTO ENERGETICO
115
10.1 COMPARAZIONE TRA TURBINE KAPLAN E VITI DI ARCHIMEDE 119 10.1.1 Analisi di produttività annuale per un impianto con turbine Kaplan 119 10.1.2 Analisi di produttivita' annuale per un impianto con macchine volumetriche a coclea 120 10.1.3 Costi iniziali di impianti relativi a turbine kaplan e macchine a coclea 122 10.1.4 Costi relativi a manutenzione e smaltimento del grigliato 124
10.1.5 Impatto ambientale 125
10.2 SCELTA DELLA PORTATA NOMINALE DELL'IMPIANTO 126 10.2.1 Impianto con coclee idrauliche – scenario 1 (0.17 €/kW) 129 10.2.2 Impianto con turbine Kaplan – scenario 1 (0.17 €/kW) 130 10.2.3 Impianto con coclee idrauliche – scenario 2 (0.21 €/kW) 131 10.2.4 Impianto con turbine Kaplan – scenario 2 (0.21 €/kW) 132 10.2.5 Conclusioni derivanti dall'analisi economica 133
11 IMPIANTO IDROELETTRICO 135 11.1 GENERALITA' DELL'IMPIANTO 135 11.2 DIMENSIONAMENTO IDRAULICO 138 11.2.1 Profili idraulici interni alla centrale 140
11.2.2 Restituzione 145
11.3 PARATOIE 145
11.3.1 Dimensionamento paratoie piane 146
11.4 STADIO DI GRIGLIATURA 151
11.4.1 Dimensionamento della griglia 151
11.4.2 Pulizia della griglia 153 11.5 REALIZZAZIONE DELL'OPERA 155 11.5.1 Sbancamenti e opere di confinamento delle terre 155
11.5.2 Sollecitazioni sulle opere civili 155
11.5.3 Camera stagna per alternatori 157
11.5.4 Camera per le paratoie piane 158
11.6 INSTALLAZIONE COCLEE 158
BIBLIOGRAFIA 159
APPENDICE A
Preventivo fornitura coclea “Spaans Babcock”
APPENDICE B
Preventivo fornitura coclea “Roncuzzi”
APPENDICE C
Preventivo fornitura turbina Kaplan “ZECO Hydropower srl”
