Capitolo 9

Capitolo 9

Analisi di prefattibilità di un mini impianto idraulico

9.1 La mini centralina idraulica Ossberger

In 2.3 si è già parlato dei vantaggi che si hanno nello sfruttare le turbine modello Ossberger qualora si disponga di medi salti e piccole portate .

Dalla stima delle potenzialità idriche era emerso un diagramma delle portate derivabili (v.3.3) che garantiva portate medie superiori a 200 l/s nei tre mesi autunnali e prossime a tale valore fino alla tarda primavera , pertanto si prevede di richiedere alla ditta tedesca Ossberger una mini centralina idraulica , collegabile in parallelo con la rete elettrica , che abbia portata massima pari a 200 l/s e operante con un salto motore di 100m .

La casa costruttrice tedesca ha risposto inviando i seguenti dati :

Minicentralina asincrona OSSBERGER A-2-DR :

-portata massima : 200 l/s -potenza meccanica massima resa all’albero : 164 kW -potenza elettrica massima prodotta : 148 kW -rendimento massimo generatore asincrono : 90,2% -rendimento massimo turbina (fig.a fianco) : 85%

La macchina viene fornita completa di quadri di controllo e automazione , con predisposizione all’allacciamento con la rete elettrica .

Figura 9.1: Modello completo di una minicentralina asincrona Ossberger:

9.2 Il progetto di massima dell’impianto

Lungo il corso del torrente Fredda alla quota di 734,5 mslm (v.planimetria derivazione acque A.3) c’è una vecchia presa ed è li che si intende costruire la nuova opera di presa .

L’economicità di questi impianti deriva dall’assenza o quasi di personale di presidio o di controllo di conseguenza però l’intero impianto deve poter funzionare completamente in automatico .

Le opere di presa dovranno quindi essere munite di sgrigliatore automatico che eviti ai detriti leggeri e pesanti di finire prima in condotta e poi in turbina .

Per agevolarne il funzionamento , si ricorda , che conviene realizzare a monte dell’opera di presa un bacino di “stanca” che consenta ai corpi pesanti trasportati dall’acqua di depositarsi sul fondo .

Tra l’opera di presa e il serbatoio di carico esiste già un canale a pelo libero realizzato in muratura , ma in alcuni punti risulta danneggiato e inoltre è di sezione troppo piccola per trasportare la quantità d’acqua necessaria ad alimentare la turbina .

Si procederà quindi alla realizzazione di una condotta in PVC con diametro 600mm e spessore 26mm e di lunghezza approssimativa pari a 330m da alloggiare forzatamente sopra il suddetto canale a pelo .

Alla fine della condotta in PVC alla quota di 732 mslm , come si è detto , è presente una camera di carico (in parte da ripristinare) , dalla quale dovrà partire la condotta forzata che addurrà l’acqua alla turbina .

Tale condotta forzata avrà una lunghezza approssimativa di 660 m e sarà costituita da tubi in acciaio con bitumatura forte di diametro 400mm , spessore 6,3mm e lunghezza 12m ciascuno . Per limitare le escursioni termiche e quindi le dilatazioni (al massimo pari a circa 500 mm) la condotta sarà interrata e munita di giunti di dilatazione .

Alla quota di 630 mslm circa , lungo il corso del Limestre , dovrà essere costruito il locale macchine dove oltre alla turbina saranno alloggiati i quadri di controllo e automazione , nonché i quadri elettrici e la cabina MT per l’allacciamento alla rete .

9.3 I diagrammi di produzione e producibilità annua

Dal diagramma delle portate derivabili visto in 3.3 con la 4.1.3 e la 5.1.3 si può ricavare facilmente il diagramma delle potenze mensili , infatti ricordando che :

c η : è il rendimento di condotta ; t η : è il rendimento di turbina ; . .a g

η : è il rendimento del generatore asincrono si determina la seguente tabella :

Tabella 9.1 : Potenzialità teorica dell’impianto :

mese Qv [ l/s ] Pt [ kW ] ηc ηt Pu [ kW ] ηg.a. Pel [ kW ] Ep[ kWh ] gennaio 175,2 171,9 0,990 0,848 144,27 0,902 130,13 96.820 febbraio 175,7 172,4 0,990 0,848 144,71 0,902 130,53 87.714 marzo 134,5 132,0 0,994 0,848 111,23 0,902 100,33 74.643 aprile 138,8 136,1 0,993 0,848 114,63 0,902 103,40 74.445 maggio 91,2 89,5 1,000 0,830 74,26 0,902 66,99 49.838 giugno 61,7 60,5 1,000 0,780 47,21 0,902 42,58 30.657 luglio 27,2 26,6 1,000 0,740 19,72 0,902 17,78 13.231 agosto 63,7 62,5 1,000 0,780 48,75 0,902 43,97 32.716 settembre 125,8 123,4 0,994 0,848 104,05 0,902 93,86 67.576 ottobre 200,0 196,2 0,986 0,848 164,05 0,902 147,97 110.091 novembre 200,0 196,2 0,986 0,848 164,05 0,902 147,97 106.540 dicembre 200,0 196,2 0,986 0,848 164,05 0,902 147,97 110.091 Totale 854.362

Potenza elettrica generabile 0,00 25,00 50,00 75,00 100,00 125,00 150,00 gennai o febbr ai o mar z o apr ile maggi o gi ugno lug lio agos to s e tt embr e ot tobr e nov embr e di c e mbr e kWa tt

Teoricamente l’energia elettrica mediamente producibile risulterebbe pari a circa 850.000 kWh/anno (v.tabella 9.1).

Ma attendersi una producibilità pari a circa 5770 h/anno risulta un po’ troppo ottimistico, infatti nei mesi di luglio e agosto occorre effettuare il fermo macchina poiché l’autorità di bacino non consente la derivazione delle acque , inoltre avendo considerato la portata media mensile occorre tener conto che la portata istantanea del torrente è molto variabile in funzione delle condizioni atmosferiche e nelle giornate di intense precipitazioni spesso sarà maggiore della somma di quella massima derivabile e di quella di minimo decorso cosicché dovrà essere rilasciata a valle senza essere turbinata con evidente abbassamento dell’energia prodotta rispetto e quella potenzialmente producibile .

Per una stima più attendibile della producibilità annua dell’impianto si ragionerà in termini di giornate tipo .

Per questo tipo di impianto si sono scelte le seguenti giornate :

- di secca : la portata derivabile è molto bassa,inferiore a 30 l/s a tal punto che la macchina viene fermata

- di magra : la portata derivabile è bassa,circa 45-50 l/s,cui corrisponde una

] [ 30 kW

P_g ≅

- di flusso basso : la portata derivabile è modesta ,circa 90-95 l/s,cui corrisponde una

] [ 60 kW

Pg ≅

- di flusso medio : la portata derivabile è discreta,circa 120-125 l/s,cui corrisponde una

] [ 90 kW

- di flusso elevato : la portata derivabile è buona,circa 165-170 l/s,cui corrisponde una

] [ 125 kW

Pg ≅

- di piena : la portata derivabile e superiore o uguale a quella massima cui corrisponde una

] [ 148 kW

P P_g = _n =

Considerando la distribuzione delle giornate tipo come da seguente tabella si ottiene che la producibilità annua attesa :

Tabella 9.2 : Producibilità attesa dell’impianto idroelettrico Giorno tipo Pg [kW] % Pn n°gg Ep [ kWh ] Secca 0 0,0 80 0 magra 30 20,3 35 25.200 flusso basso 60 40,5 50 72.000 flusso medio 90 60,8 85 183.600 flusso elevato 125 84,5 70 210.000 Piena 148 100,0 45 159.840 Totale 365 650.640

Quindi si può cautelativamente assumere che :

] [ 000 . 650 anno kWh E_p =

pari a circa 4400 h/anno di funzionamento nominale

9.4 Valutazione economica di fattibilità singola

Costi :

I costi di realizzazione dell’impianto in questione sono stati forniti direttamente sia dalla Ossberger , sia da preventivi di spesa di ditte installatrici , che da consultazioni su impianti simili precedentemente realizzati .

Essi sono riassunti nella seguente tabella:

Tabella 9.3 : Costi del mini impianto idraulico:

costi impianto idraulico

voci di costo € %

centralina Ossberger 148 kW 140.000 27 sgrigliatore automatico 15.000 3 realizzazione opere di presa 5.000 1 acquiso e messa in opera canale di carico in PVC 56.000 11 ripristino serbatoio di carico 12.000 2 acquisto e messa in opera condotta forzata 101.000 20 saracinesche e giunti di dilatazione 10.000 2 realizzazione locali macchina 60.000 12 realizzazione canale di scarico 10.000 2 quadri automazione,elettrici e allacciamento alla rete 51.000 10 spese di progettazione 50.000 10

totale € 510.000

I costi di gestione dell’impianto , quali manutenzione ordinaria , straordinaria , pulizia sgrigliatori ecc. , secondo dati ricavati da altri impianti simili sono cautelativamente ipotizzabili attorno ai 20€/MWh prodotto , quindi pari a circa :

] € [ 000 . 14 anno C_g ≅

Ipotizzando di ammortizzare i costi di realizzazione dell’impianto in 20 anni a quote costanti e con un tasso di interesse annuo pari al 5% la rata annuale del mutuo provocherebbe un flusso di cassa pari a : ] € [ 924 . 40 05 , 0 05 , 1 1 000 . 510 20 anno Q_m = − = ₋

Ricavi :

Come già precedentemente spiegato anche in questo caso si considererà che tutta l’energia prodotta venga ceduta alla rete alla tariffa di 70 €/MWh .

I flussi di cassa che si avranno in entrata saranno pertanto :

-per vendita di certificati verdi :

] € [ 304 . 63 50 650 50 , 4869 . . anno FCCV = ⋅ =

per 8 anni dall’entrata in servizio dell’impianto e rivalutato ogni anno del tasso di inflazione ISTAT .

-per cessione dell’energia elettrica :

] € [ 500 . 45 70 650 anno FC_ce = ⋅ =

rivalutato ogni anno del 40% del tasso di inflazione ISTAT .

Supponendo il tempo di vita dell’impianto 25 anni (con valore di recupero nullo) e le imposte ( I ) sull’utile lordo pari al 40% , con un foglio elettronico si è in grado di calcolare gli indici delle redditività :

Tabella 9.4 : Foglio elettronico per il calcolo degli indici di redditività:

Ricavi Costi anno FCcv[ € ] FCce[ € ] Cg [ € ] Qm [ € ] I [ € ] FCt [ € ] NCFt [ € ] ΣNCFt [ € ] V.A.N. [ € ] 0 63.304 45.500 14.000 40.924 0 94.804 94.804 94.804 -415.197 1 64.570 45.864 14.280 40.924 0 96.154 101.214 196.018 -313.982 2 65.861 46.231 14.566 40.924 0 97.526 108.062 304.080 -205.920 3 67.178 46.601 14.857 40.924 0 98.922 115.378 419.458 -90.542 4 68.522 46.974 15.154 40.924 0 100.341 123.193 542.651 32.651 5 69.892 47.349 15.457 40.924 0 101.784 131.542 674.192 164.192 6 71.290 47.728 15.766 40.924 0 103.252 140.461 814.654 304.654 7 72.716 48.110 16.082 40.924 0 104.744 149.991 964.644 454.644

8 0 48.495 16.403 40.924 0 32.092 48.373 1.013.017 503.017 9 0 48.883 16.731 40.924 0 32.152 51.014 1.064.031 554.031 10 0 49.274 17.066 40.924 0 32.208 53.793 1.117.824 607.824 11 0 49.668 17.407 40.924 0 32.261 56.717 1.174.542 664.542 12 0 50.065 17.755 40.924 0 32.310 59.794 1.234.335 724.335 13 0 50.466 18.110 40.924 0 32.355 63.029 1.297.364 787.364 14 0 50.870 18.473 40.924 0 32.397 66.431 1.363.796 853.796 15 0 51.277 18.842 40.924 0 32.434 70.009 1.433.805 923.805 16 0 51.687 19.219 40.924 0 32.468 73.769 1.507.574 997.574 17 0 52.100 19.603 40.924 0 32.497 77.722 1.585.295 1.075.295 18 0 52.517 19.995 40.924 0 32.522 81.874 1.667.170 1.157.170 19 0 52.937 20.395 40.924 0 32.542 86.237 1.753.407 1.243.407 20 0 53.361 20.803 0 13.023 19.535 54.492 1.807.899 1.297.899 21 0 53.788 21.219 0 13.027 19.541 57.379 1.865.277 1.355.277 22 0 54.218 21.644 0 13.030 19.545 60.410 1.925.687 1.415.687 23 0 54.652 22.077 0 13.030 19.545 63.591 1.989.278 1.479.278 24 0 55.089 22.518 0 13.028 19.542 66.929 2.056.207 1.546.207

Andamento del V.A.N.

-750.000 -500.000 -250.000 0 250.000 500.000 750.000 1.000.000 1.250.000 1.500.000 1.750.000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Dalla tabella e dal grafico si vede che :

- VAN≥0 tra il 4° e il 5° anno

- TIR 18,59 %

mentre utilizzando la A.1.3 il costo del kWh prodotto risulta pari a :

] € [ 0785 , 0 kWh C_kWh =

Dai precedenti si comprende che l’installazione di un impianto per lo sfruttamento delle risorse idriche sia un’ottima forma di investimento per l’azienda perché questa sarebbe in grado sia di recuperare il capitale investito che di generare un surplus economico in poco tempo .

9.5 economie indirette in termini di TEP e mancate emissioni inquinanti

Utilizzando i dati per la conversione in TEP e la produzione di emissioni inquinanti visti in 1.5 , in un anno si saranno risparmiate :

154 . . . 2 , 2 = ⋅ = petrolio p i c p E TEP

e si saranno evitate le seguenti emissioni inquinanti :

- ₂ 650 700.000 455.000[ ] anno tonn CO = ⋅ = - 10 700.000 7.000[ ] anno tonn NOX = ⋅ = - 3 700.000 2.100[ ] anno tonn SO_X = ⋅ =