Universit degli Studi di Perugia Facolt di Ingegneria

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

Teorema di BERNOULLI tra sezioni 1 e 2 energia captata dall’impianto idroelettrico [W] se [G] = m 3/s Se KW Pe (potenza elettrica ai morsetti alternatore) rendimento globale impianto Pe = 9, 81 H G η (energia elettrica E prodotta da 1 m 3 di acqua che compie il salto H, espressa in KWh) (ponendo η = 0, 73) con 500 m di caduta, ad ogni m 3 di acqua corrisponde 1 KWh

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. ) se Po = g. HρG Pm = g. H’ρG rendimento opere adduz. 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

Valutazione delle risorse idriche curve isoiete PIOVOSITA’ (pluviometro) 800÷ 1000 mm/anno

Coefficiente di deflusso V = volume defluito in un certo t Vo = volume affluito nello stesso t C=1 P = precipitazioni d = deflussi

curva idrodinamica valore idrodinamico [m Km 2]

Impianti ad acqua fluente

Impianti ad acqua fluente: scelta della portata di progetto c = costo unitario medio KWh prodotto G = portata media giornaliera curva delle produzioni P = potenza media giornaliera E = energia totale prodotta in un anno curva dei costi totali C = costi totali in un anno curva del costo del KWh

Impianti a bacino

Impianti a bacino curva deflussi Gm = V/T modulo curva afflussi

he = KT 1, 5 [mm] K = 2, 25 ÷ 2, 00 VISENTINI

Impianti ad accumulazione per pompaggio

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 CLASSIFICAZIONE TURBINE media caduta a) alta/altissima caduta H>600 -700 m macchina elettrica gruppi ternari Potenze da qualche diecina di KW a centinaia di MW Salti da qualche m a 2. 000 m Portate da qualche m 3/s a parecchie centinaia turbina (PELTON) di m 3/s pompa b) media caduta H fino a 700 m FRANCIS gruppi ternari costo di I° impianto -20÷ 30% rendimenti paragonabili PELTON Classificazione FRANCIS KAPLAN

IMPIANTI AD ACCUMULAZIONE PER POMPAGGIO E 1 = energia prelevata dalla rete E 2 = energia restituita alla rete Wel, Wid = perdite elettriche e idrauliche LIMITI DI CONVENIENZA ECONOMICA CTa, CTt Ca, Ct h cb ct η* costi totali anni centrali a pompaggio e tecniche di punta costi capitali n. ro di ore medio annuo di funzionamento a pieno carico costo marginale KWh di base impiegato per pompaggio costo marginale del KWh termico di punta rendimento di esercizio impianto pompaggio CTa CTt ponendo Ca Ct+α h

Ca Ct + h

LIMITI DI CONVENIENZA ENERGETICA energia elettrica assorbita per il pompaggio quantità di energia assorbita in termini di fonte primaria b = rendimento impianto termico di base TG = rendimento impianto di punta a Turbina a gas b = 0. 33 TG = 0. 28 * 0. 82 la convenienza può essere solo di tipo economico e non energetico

Turbine idrauliche