La generazione di energia elettrica sfruttando le risorse idriche naturali ha storicamente richiesto impegni titanici da parte dell’uomo. Grandi risorse sono state impegnate per la realizzazione di imponenti opere edili atte al contenimento ed il convogliamento delle acque. Con lo sviluppo delle Comunità Energetiche in Italia, stanno emergendo la necessità di generare energia - soprattutto elettrica - in tutti i modi possibili. L’energia idroelettrica è una delle fonti rinnovabili più affidabili e sostenibili.
Il principio su cui si basa la produzione delle centrali idroelettriche è la trasformazione dell’energia potenziale posseduta da una massa di acqua per effetto della gravità, in energia meccanica e, successivamente, in energia elettrica. Questa tecnologia è ideale per comunità energetiche, aziende agricole e zone isolate. Ma come funziona? Quali sono i vantaggi e gli incentivi disponibili?
Cosa sono le Micro Turbine Idrauliche?
Nella categoria del micro idroelettrico, rientrano tutti gli impianti alimentati idroelettrici di potenza elettrica non superiore ai 100 kW. Spesso si tratta di impianti di potenza anche inferiore ai 5 kW, che rientrano quindi più propriamente nella categoria del "pico idroelettrico".
Un esempio è rappresentato dalle microturbine in linea M.A.S., ovvero macchine idrauliche brevettate di nuova concezione, progettate per ottenere energia pulita dall’acqua, sfruttando il flusso di acque già canalizzate o quello di corsi d’acqua naturali. La loro tecnologia di funzionamento ne permette l’utilizzo sia in acque pulite che in acque reflue (urbane e industriali) con potenze nominali che vanno da 1 fino a 250 kW. La stessa tecnologia, inoltre, permette alle turbine MAS di adattarsi alle variazioni di portata e prevalenza del flusso che le attraversa.
Un ulteriore esempio è la Micro turbina idraulica (detta anche micro turbina idroelettrica) Tesimag è del cosiddetto tipo intubato poiché i suoi diversi elementi sono disposti all’interno di uno o più costituenti tubolari muniti di flange terminali. Geometria “tubed” con girante, distributore, generatore contenuti in un tubo; la Micro turbina idraulica (detta anche micro turbina idroelettrica) Tesimag è del cosiddetto tipo intubato poiché i suoi diversi elementi sono disposti all’interno di uno o più costituenti tubolari muniti di flange terminali. TWIN S.r.l. in collaborazione col gruppo Tesimag S.r.l. Mettendo insieme la conoscenza dei fluidi e del loro moto, dell’energia potenziale scaturente, dell’idraulica, delle turbine, dei generatori brush-less, delle opere di trasporto dell’energia e dell’elettronica ad una indubbia genialità associata a sperimentazioni e prove “sul campo”, la Tesimag S.r.l.
Tipologie di Turbine Idrauliche
Diverse sono le classificazioni esistenti per le turbine:
- Turbine in azione: la trasformazione da energia potenziale a cinetica avviene nel passaggio attraverso un ugello che provoca un restringimento rispetto al diametro della condotta forzata.
- Turbine a reazione: l’energia dell’acqua in uscita dal distributore diventa in parte cinetica e in parte a pressione.
Le turbine maggiormente utilizzate nel micro idroelettrico sono senza dubbio le Pelton e le Banki o Cross-Flow, ideali per portate d’acqua limitate. La turbina Pelton è una turbina ad azione, adatta ad impianti con salto fino a qualche centinaio di metri. È adatta per installazioni a basso e medio salto, da pochi metri in su, e portate da 20 a 1000 l/s circa, è utilizzata esclusivamente in impianti di piccola potenza. Vantaggi e svantaggi delle turbine a flusso incrociato sono simili a quelli delle turbine Pelton, fatta eccezione per un minor rendimento.
Nonostante ciò nelle applicazioni a piccola scala vengono utilizzate turbine tipo Francis, adatte a medi salti (da una decina a qualche centinaio di metri). Avendo questo si può anche decidere quale macchina/tecnologia scegliere.
Applicazioni
Nel nostro Paese esistono una serie di utenze isolate dalla rete che potrebbero trarre grande beneficio dall’installazione di microcentrali idroelettriche alimentate da piccoli corsi d’acqua, per esempio piccole comunità isolate, fattorie, rifugi montani, agriturismi, alpeggi, ecc.Altri elementi importanti da tenere in considerazione già in fase progettuale sono la natura e la conformazione del terreno e del corso d’acqua e l’eventuale preesistenza di sistemi idraulici (come, ad esempio, i vecchi mulini abbandonati), che possono essere riconvertiti in micro centrali a condizioni vantaggiose.
Vantaggi e Aspetti Ambientali
Dal punto di vista ambientale e sonoro, l’impatto delle microturbine M.A.S. è ridotto al minimo. Nessun lubrificante o materiale inquinante è utilizzato all’interno della macchina, sono necessarie opere murarie minime. Le microturbine M.A.S., sono prodotte con materiali di prim’ordine, resistenti all’abrasione e alla corrosione, sono semplici da installare, da rimuovere e facili da avviare. La loro gestione si dimostra particolarmente facile e non richiedono assistenza.
Il micro idroelettrico è caratterizzato da un limitato impatto ambientale, dal momento che l’impianto non comporta di norma limitazioni o modifiche all’utilizzo prevalente del corso d’acqua (irrigazione, usi potabili, pesca, ecc.).La fonte idroelettrica ha una particolare caratteristica che la differenzia dalla maggior parte delle altre fonti rinnovabili. Grazie ai moderni sistemi di controllo e regolazione, l'elettricità (in corrente continua) inviata alle utenze viene istantaneamente adeguata alla richiesta elettrica delle utenze stesse. Un'interessante opzione impiantistica consiste nello sfruttare l'energia in surplus, per alimentare resistenze elettriche in grado di riscaldare l'acqua calda per usi sanitari e per il riscaldamento.
Aspetti Economici e Incentivi
Come ogni centrale idroelettrica, la realizzazione di un piccolo idroelettrico richiede naturalmente un opportuno studio di fattibilità. Uno dei dati più rilevanti è la curva di durata del flusso d’acqua. Un calcolo che aiuta a valutare la convenienza edizione è la curva FDC (Flow Duration Curve). La FDC è una curva di Pareto che confronta la portata quotidiana di un fiume rispetto alla frequenza.
Non è facile fare una stima dei costi per un impianto micro idroelettrico poiché ci sono numerose variabili in gioco. La principale incognita è legata alle opere civili (canali di presa, opere di sbarramento, ecc.), che nella determinazione del costo complessivo spesso incidono per il 50%, ben più della parte meccanica ed elettrica.
Considerando una vita utile dell’impianto di oltre 50 anni, indicativamente i tempi di ammortamento di un investimento economico nel micro idrolettrico sono nell’ordine dei 15-20 anni per impianti di potenza compresa tra i 10 e i 100 kW.Per impianti di taglia inferiore ai 10 kW, i tempi di ammortamento possono scendere anche sotto i 10 anni.
Nell’individuazione delle forme di incentivazione di un impianto micro idroelettrico occorre quindi fare riferimento a due diversi regimi, cui tra l’altro corrispondono differenti finalità e benefici. I micro impianti idroelettrici fino a 200 kW di potenza possono, in alternativa alla Tariffa onnicomprensiva, richiedere il servizio di Scambio sul posto.
Ribattezzato “Transitorio” perché introduce un regime di sostegno per le fonti rinnovabili da 9,7 miliardi di euro individuando i contingenti totali disponibili - pari a 23,65 GW totali - per il solo 2025. Per gli impianti fino ad 1 MW è previsto un contingente di 3 GW. Per gli impianti con potenza inferiore a 200 kW, il GSE provvede direttamente al ritiro e alla vendita dell’energia elettrica, erogando sulla produzione netta immessa in rete il prezzo di aggiudicazione in forma di tariffa omnicomprensiva.
Nota bene: Dal punto di vista autorizzativo, uno dei requisiti principali è il possesso della Concessione di derivazione di acque pubbliche superficiali per uso idroelettrico. Dal punto di vista autorizzativo, uno dei requisiti principali è il possesso della “Concessione di derivazione di acque pubbliche superficiali per uso idroelettrico“.
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