INTEGRAZIONE AMBIENTALE
EUROPEAN SMALL HYDROPOWER ASSOCIATION
INTEGRAZIONE AMBIENTALE DEI PICCOLI IMPIANTI IDROELETTRICI
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INDICE
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INTRODUZIONE
1. NOZIONI TECNICHE FONDAMENTALI SUI PICCOLI IMPIANTI IDROELETTRICI 4 1.1 Descrizione di un piccolo impianto idroelettrico 4 1.2 Caratteristiche specifiche dei piccoli impianti idroelettrici 5 1.3 Impianti ad alto e basso salto 6
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2. SOLUZIONI AMBIENTALI 2.1 Deflusso minimo vitale 2.2 Passaggi per i pesci 2.3 Gestione del materiale sgrigliato 2.4 Impianti multifunzione 2.5 Progettazione 2.6 Rumore e vibrazioni 2.7 Turbine fish-friendly
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6 7 9 10 11 13 14
ALCUNI ESEMPI DI INTEGRAZIONE AMBIENTALE DI PICCOLI IMPIANTI IDROELETTRICI
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Esempio Esempio Esempio Esempio Esempio Esempio Esempio
15 16 16 17 18 18 19
1 - Backbarrow, UK 2 - Dorfmühle, Austria 3 - Wathultström, Svezia 4 - Kavarskas, Lituania 5 - Saviore Dell’Adamello, Italia 6 - Tedelec, Francia 7 - Troistorrents, Svizzera
Fonte : Ademe
I
cambiamenti climatici legati alle emissioni di CO2 INTRODUZIONE INTROD UZIONE sono considerati oggi una delle maggiori sfide da fronteggiare da parte della comunità internazionale. Un GWh di energia elettrica prodotta da un piccolo impianto idroelettrico consente di evitare l’emissione in atmosfera di 480 tonnellate di CO2. La Conferenza di Rio nel 1992, il Protocollo di Kyoto nel 1997, il Libro Bianco della Commissione Europea “Energia per il futuro” ed infine la Direttiva 77 del Parlamento Europeo e del Consiglio Europeo del 27 settembre 2001 sulla promozione della produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile nel mercato interno dell’elettricità stabiliscono dei chiari obiettivi comunitari; tutti insieme questi documenti mostrano in maniera chiara quale sia l’intento politico della comunità internazionale. Inoltre, la consapevolezza dei singoli sui problemi ambientali è notevolmente aumentata ed ha vasta diffusione a livello europeo. Una delle ultime manifestazioni di tale consapevolezza è la Direttiva quadro europea sull’acqua mirante ad una protezione generalizzata dell’acqua vista come elemento fondamentale per la vita. Esistono alcune contraddizioni tra la “Direttiva sulle Energie Rinnovabili” e la “Direttiva Quadro sull’Acqua”. Proprio queste contraddizioni sono la ragione principale della preparazioni di questa pubblicazione sugli aspetti ambientali dei piccoli impianti idroelettrici. Purtroppo negli ultimi decenni molti corsi d’acqua hanno subito modifiche per molte cause diverse dall’idroelettrico, come la protezione dalle piene o per esigenze legate all’agricoltura, etc.
Su scala globale non c’è alcun dubbio sui benefici di convertire l’energia dell’acqua attraverso i piccoli impianti idroelettrici. A livello locale naturalmente ci sono degli impatti che devono essere definiti chiaramente. L’identificazione di questi impatti e le misure per minimizzare o compensare tali impatti è lo scopo ed il principio ispiratore principale di questa pubblicazione.
Introduzione
In alcuni casi i piccoli impianti idroelettrici possono essere abbinati ad edifici esistenti o a strutture nate per altri scopi. I cosiddetti impianti multi-funzione possono combinare l’approvvigionamento potabile o i sistemi di trattamento delle acque reflue con la produzione idroelettrica cosicché l’impatto ambientale viene notevolmente ridotto per il fatto che le strutture per convogliare l’acqua sono già esistenti.
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TECNICHE FONDAMENTALI SUI PICCOLI IMPIANTI IDROELETTRICI 1.1 DESCRIZIONE DI UN PICCOLO IMPIANTO IDROELETTRICO
L
’idroelettrico è la più importante e tradizionale fonte di energia pulita e rinnovabile in Europa. Il “combustibile” di un impianto idroelettrico è l’acqua che scorre il che significa un corso d’acqua di qualsiasi dimensione. È bene chiarire che non c’è alcun consumo
d’acqua: essa rimane disponibile per qualsiasi altro scopo. L’energia da utilizzare è legata a due parametri, la portata, misurata in metri cubi al secondo (m3/s) ed il salto, misurato in metri (m) il cui prodotto fornisce la potenza in uscita da un impianto idroelettrico. Inizio della derivazione
Opera di presa – traversa e scala pesci
Camera di carico
Rete elettrica
Condotta
Quadri di comando Centrale Deflusso Minimo Vitale Turbina e generatore © OFCL, 1995
NOZ ION I TE C N IC HE FONDAMENTALI SUI PICCO L I I M P I A N T I I D R O E L E T T R I CI 4
1. NOZIONI
Il salto è definito come la differenza di quota tra due particolari sezioni trasversali di un corso d’acqua. Per rendere il salto utilizzabile è necessario ridurre le perdita dell’energia posseduta dalla corrente naturale e concentrarla mediante una derivazione dell’acqua dal fiume e convogliarla tramite apposite vie d’acqua fino alla centrale dove avviene la trasformazione in energia elettrica.
La conversione dell’energia posseduta dall’acqua così convogliata in energia elettrica richiede l’installazione di una turbina (energia potenziale e cinetica trasformata in energia meccanica dalla rotazione della turbina) e di un generatore elettrico (energia meccanica di rotazione della turbina in energia elettrica). La potenza di un impianto idroelettrico si misura in chilowatt - kW - e l’energia prodotta in chilowattora – kWh. La formula per il calcolo della potenza è:
P (kW) = Q (m 3/s) x H (m) x
η tot x 9,81 approssimativamente Q x H x 7,8
ηtot = rendimento totale (ηturbina x ηgeneratore x ηmoltiplicatore di giri x ηtrasformatore)
P = potenza elettrica Q = portata massima H = salto netto L’energia elettrica prodotta, quella che normalmente paghiamo, è la potenza erogata in un certo periodo di tempo. La produzione annua di un impianto idroelettrico può essere calcolata approssimativamente con la relazione seguente:
Il salto di un impianto idroelettrico è determinato principalmente da parametri geografici e topografici. La portata varia in funzione del regime naturale di deflussi del corso d’acqua.
Di solito un impianto idroelettrico funziona a piena potenza per circa tre mesi all’anno. Il resto dell’anno opera a potenze inferiori in funzione della portata naturale disponibile.
1.2 CARATTERISTICHE SPECIFICHE DEI PICCOLI IMPIANTI IDROELETTRICI
I
principi dell’utilizzo idroelettrico delle risorse idriche non varia tra piccoli e grandi impianti idroelettrici. Non di meno, a livello europeo la soglia del piccolo idroelettrico è posta a 10 MW (10.000 kW); tale valore è stato utilizzato in alcune normative di diversi paesi membri. Peraltro, ci sono alcune differenze più o meno pragmatiche tra grande e piccolo idroelettrico: La maggior parte dei piccoli impianti idroelettrici sono di proprietà privata – almeno quelli di potenza fino a 1 MW. A causa delle inevitabili economie di scala, i piccoli impianti idroelettrici sono solitamente più costosi dei grandi. Parte della strumentazione, i sistemi di controllo e monitoraggio hanno poca o nessuna dipendenza dalla taglia dell’impianto. Solo pochi piccoli impianti idroelettrici hanno dei bacini d’accumulo dell’acqua che consentano di spostare e concentrare nel tempo il funzionamento dell’impianto nei periodi di maggior valore dell’energia. Buona parte dei piccoli impianti idroelettrici sono del tipo ad acqua fluente, cioè non alterano il regime temporale naturale delle portate. A causa delle piccole dimensioni degli impianti, l’alterazione del trasporto solido di fondo è trascurabile. La lunghezza del rigurgito a monte delle opere di captazione, cioè l’area a monte influenzata dalla presenza di tali opere, è limitata o nulla. Un piccolo impianto idroelettrico non deve essere
visto come un grande impianto rimpicciolito. In general SHP plants can be much more individual in their design and construction due to smaller risk and smaller dimensions. A direct physical and operational approach eases the all over handling of a SHP. In passato molti piccoli impianti idroelettrici sono stati costruiti per coprire le necessità di energia di utenze industriali, come per esempio magli, mulini e segherie. Un gran numero di essi furono abbandonati per ragioni economiche di breve periodo sebbene migliaia di essi siano ancora in esercizio nella loro configurazione originale e molti di questi siano stati potenziati e ristrutturati producendo molta più energia di quanto facessero all’inizio. I piccoli impianti idroelettrici sono solitamente posti lungo piccoli o medi corsi d’acqua laddove sia disponibile un salto. Essi sono stati costruiti sia in aree fortemente urbanizzate (anche nel centro delle città) come in remote zone di alta montagna. Sebbene il limite del piccolo idroelettrico sia posto a 10 MW, la distribuzione delle taglie segue una curva abbastanza tipica e cioè il numero degli impianti è inversamente proporzionale alla taglia dell’impianto. Conseguentemente, un piccolo impianto idroelettrico ha “tipicamente” una taglia tra 50 e 500 kW.
Nozioni tecniche fondamentali sui piccoli impianti idroelettrici
E (kWh) = P (kW) x 4500 (h)
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NOZIONI TECNICHE FONDAMENTALI SUI PICCOLI IMPIANTI IDROELETTRICI & SOLUZIONI AMBIENTALI 6
1.3 IMPIANTI AD ALTO E BASSO SALTO
S
alto e portata sono i due parametri di progetto di un impianto idroelettrico. Per ottenere la stessa potenza in uscita si può avere un salto notevole ed una piccola portata (impianti ad alta caduta) o il contrario cioè basso salto e grande portata (impianti a bassa caduta). I primi sono solitamente posti nelle regioni alpine su piccoli torrenti, mentre i secondi nelle regioni semi alpine o pianeggianti.
2. SOLUZIONI
Di principio gli impianti ad alta caduta richiedono una condotta in pressione ed opere di presa particolari. Gli impianti a basso salto, invece, sono costituiti tipicamente da un traversa di presa e da canali a pelo libero; in questi tipi d’impianto l’edificio della centrale può essere collocato presso la traversa (impianti cosiddetti di piede diga) o tra il canale di carico e quello di restituzione (impianti con derivazione).
AMBIENTALI
2.1 DEFLUSSO MINIMO VITALE
T
utte le definizioni di Deflusso Minimo Vitale pongono l’accento sulla protezione dell’ambiente naturale fluviale. Qualunque ne sia la definizione, è ben chiaro l’obiettivo del rilascio del Deflusso Minimo Vitale e cioè assicurare a valle delle opere di derivazione di un impianto idroelettrico la presenza di una portata d’acqua congruente. Talvolta è utile introdurre il concetto ausiliario di “portata di dotazione” di un corso d’acqua e cioè un deflusso a valle delle opere di derivazione di una certa portata regolata artificialmente in modo da avere in un certo istante ed in una certa sezione del corso d’acqua una portata predefinita. Ci sono decine di formule per il calcolo del Deflusso Minimo Vitale ed il loro numero tende a crescere col tempo. Ciò dimostra che ad oggi non esiste una soluzione universalmente valida per la determinazione del Deflusso Minimo Vitale e probabilmente mai esisterà. Ogni singola determinazione nella gran varietà delle formule disponibili può servire solo come riferimento per scopi pianificatori. Le formule possono essere divise in quattro raggruppamenti.
2.1.1 Metodi basati su valori idrologici o statistici Tra questi metodi, un primo sottogruppo si riferisce alla portata media naturale del corso d’acqua (MQ): questi metodi propongono valori variabili dal 5 a 60 % di MQ, laddove quest’ultima percentuale viene utilizzata solo nel caso in cui la pesca rappresenti un’attività di grande importanza economica. Mediamente ci si attesta intorno al 10%. Un secondo sottogruppo di metodi riferisce il Deflusso Minimo Vitale alla portata minima del corso d’acqua (MNQ): in questo caso il Deflusso Minimo Vitale si attesta tra il 33 ed 100% di MNQ. Un terzo sottogruppo, infine, si riferisce ad un prefissato valore sulla curva di durata del corso d’acqua (FDC). In questo sottogruppo ci sono una grande varietà di metodi: da quelli che propongono un Deflusso Minimo Vitale pari al 20% di Q300 (portata che fluisce per una periodo dell’anno superiore a 300 giorni) a quelli che presentano formule interpolanti di origine statistica di notevole complessità.
2.1.2 Metodi basati su principi fisiografici Tali metodi fanno riferimento a una portata specifica prefissata, espressa in l/s/km2 di bacino imbrifero sotteso. I valori di portata specifica possono variare da 1,6 a 9 l/s/km2 o più (in caso di grande importanza economica ed abbondanza dell’ittiofauna). Questi metodi sono di facile applicazione purché ci siano dati di base affidabili. D’altra parte non si tengono in alcun conto né i parametri idraulici della corrente né l’effetto di affluenti e neppure la lunghezza del tratto d’alveo sotteso.
TUTTE LE DEFINIZIONI DI DEFLUSSO MINIMO VITALE PONGONO
2.1.3 Formule basate sulla velocità e sulla profondità dell’acqua Anche in questo gruppo di metodi vengono proposti i numeri più disparati. C’è chi propone che il Deflusso Minimo Vitale deve defluire con velocità non inferiori a 0,3-0,5 m/s e con altezze d’acqua superiori a 10 cm. Altri invece suggeriscono velocità di 1,2-2,4 m/s e altezze d’acqua di 12-24 cm e così via. Il notevole vantaggio di queste formule è dato dal fatto che la morfologia dell’alveo è in qualche misura considerata e non c’è alcun bisogno di dati idrologici; peraltro si trascura l’effetto dei corsi d’acqua tributari e la lunghezza dell’alveo sotteso.
2.1.4 Metodi basati sulla pianificazione multi-obiettivo che tengono conto dei parametri ecologici Questi metodi sono generalmente molto complessi da applicare e richiedono notevole esperienza e competenza per il loro utilizzo. Essi necessitano di osservazioni e misure di portata sito-specifiche e tengono conto di dati idrologici, idraulici, ecologici e meteorologici e sono basati sull’utilizzo di parametri ecologici ed economici.
U
na caratteristica peculiare dei sistemi fluviali è la grande varietà di biocenosi acquatiche, la molteplicità di strutture morfologiche nonché le dinamiche di interscambio con le zone vicine. Quest’ultimo aspetto è particolarmente significativo dal punto di vista limnologico e si riflette nella teoria della continuità spaziale e temporale dei corsi d’acqua. Gli idrobiologi hanno identificato nelle traverse, nei sistemi di derivazione, nelle misure di controllo delle piene e nella regolazione dei fiumi, rilevanti e durature sorgenti d’impatto sulla continuità dei corsi d’acqua. Sebbene i passaggi per i pesci furono inventati molti decenni fa per ragioni completamente diverse, cioè la protezione della pesca come risorsa economica, essi sono diventate un aspetto tipico su cui si è focalizzato l’interesse ambientale. Ancor più che la costruzione d’un impianto idroelettrico, la progettazione di un passaggio per i pesci è un attività molto specifica e peculiare che richiede il dover prendere in considerazione un ampia gamma di parametri e vincoli. Un passaggio mal progettato non ha alcuna funzione se non lo spendere soldi per niente. La classificazione della biocenosi interessata da un progetto idroelettrico è un passo inevitabile per poter decidere la tipologia ed i dettagli costruttivi di un passaggio per pesci. Le soluzioni specifiche rientrano solitamente in uno dei gruppi seguenti: SCALE DEI PESCI (suddividono il salto totale in salti minori tra piccoli bacini) PASSAGGI PER PESCI (imitano la morfologia e l’idraulica di piccoli corsi d’acqua) ASCENSORI PER PESCI In generale le tecniche per facilitare il transito dei pesci si dividono in: sistemi posti all’ostacolo o alla traversa sistemi che aggirano l’ostacolo o la traversa sistemi che aggirano la centrale (in caso di derivazione dal corso d’acqua) Non si deve dimenticare che la funzionalità globale non dipende solo dal passaggio in sé, ma anche dalle zone adiacenti a monte ed a valle della derivazione. Lo schema seguente indica i punti critici.
Passaggio per pesci con barriera bio-acustica
O L’ACCENTO SULLA PROTEZIONE DELL’AMBIENTE NATURALE FLUVIALE.
Soluzioni ambientali
Fonte : IT Power
Sono metodi costosi per l’onere della raccolta dei dati e per la loro elaborazione matematica e sono adatti solo a particolari tipologie di corso d’acqua poiché la trasferibilità dei risultati da un corso d’acqua all’altro è dubbia.
2.2 PASSAGGI PER I PESCI
7
SO LU ZIO NI A M B IE NTA LI
Area critica Centrale Canale di carico
Fiume
Canale di restituzione
Alveo sotteso
Rigurgito
Fiume
2 5
4
3
1
Dove: 1 sbocco del canale di restituzione (flusso di attrazione del pesce) 2 centrale (salto, spazio disponibile) 3 alveo sotteso (Deflusso Minimo Vitale, problemi idraulici legati alla velocità ed alla profondità dell’acqua) 4 traversa (salto) 5 zona di rigurgito a monte (flusso di attrazione, velocità)
Ogni passaggio è costituito dalle seguenti sezioni: lo sbocco il passaggio i bacini l’imbocco
CRITERI DI PROGETTO / CARATTERISTICHE
La lista di controllo seguente riporta alcuni criteri di progetto ormai consolidati:
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1. SBOCCO
2. PASSAGGIO
Evitare insabbiamento o inghiaiamento Vicino allo sghiaiatore Raggiungibile anche in magra del fiume Agevole da trovare disponendolo su una linea di massimo flusso Velocità variabili della corrente in zone diverse Linea di massima velocità senza interruzioni Velocità massime accettabili Profondità minime accettabili Evitare turbolenza eccessiva Evitare ricircoli d’acqua Altezza accettabile delle rampe Evitare eccessiva aerazione dell’acqua Garantire adeguate sezioni di risalita Garantire efflusso da stramazzo sommerso Inserire aree di rifugio Ombreggiamento adeguato Fondo naturale
Luce naturale Difficile accessibilità all’uomo 3. BACINI
Profondità adeguata Larghezza adeguata Lunghezza adeguata Zone di riposo Vene non aerate sugli stramazzi dei bacini Altezza dei salti tra bacini accettabile Nessun rischio di danno ai pesci
4. IMBOCCO
Portata regolabile Transitabilità non selettiva Protezione dalle piene Protezione dal materiale flottante Protezione contro il trasporto di fondo eccessivo
5. MATERIALE
Adeguatezza morfologica Resistenza meccanica
6. INDIVIDUALE
LA PROGETTAZIONE DI UN PASSAGGIO PER I PESCI È UN ATTIVITÀ MOLTO SPECIF IL DOVER PRENDERE IN CONSIDERAZIONE UN AMPIA GAMMA DI PARAMETRI E V
Fonte
Come detto più sopra, esiste una stretta correlazione tra la portata e la costruzione del passaggio sia per ragioni idrauliche sia per il fatto che le portate accettabili attraverso un passaggio devono cadere all’interno di un determinato intervallo. Tale intervallo dovrebbe essere utilizzato per conseguire differenti scopi sia idrobiologici sia economici. Durante alcuni periodi di migrazione piuttosto scarsa la portata e quindi la capacità di transito potrebbe essere ridotta. Il flusso transitante dovrebbe riprodurre la variabilità delle portate naturali. Un buon progetto e un esercizio adeguato rispettando i criteri suddetti consentono di ridurre la perdita di energia producibile.
: Boku
Esperienze acquisite in alcuni siti hanno evidenziato che, analogamente a quanto accade per le discussioni intorno al Deflusso Minimo Vitale, esiste un dipendenza tra le caratteristiche idrologiche del corso d’acqua e la portata d’esercizio del passaggio. I valori variano tra 1% e 6 % della portata naturale. Il grafico seguente illustra questa approssimazione in termini assoluti.
uasi tutti i piccolo impianti idroelettrici sono equipaggiati con uno sgrigliatore che rimuove il materiale dall’acqua evitando che esso entri nelle vie d’acqua dell’impianto danneggiando le apparecchiature elettromeccaniche o riducendo l’efficienza dell’impianto.
��� ��� Q by pass [l/s]
2.3 GESTIONE DEL MATERIALE SGRIGLIAT
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Passaggio per pesci naturale – Erlauf, Austria
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�� �� Qmedia [m3/s]
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FICA E PECULIARE CHE RICHIEDE VINCOLI
Non si dovrebbe dimenticare la pubblica utilità della rimozione dei rifiuto di origine antropica dall’acqua fatta da parte dei gestori dei piccoli impianti idroelettrici. Essa senza dubbio rappresenta un impatto positivo di un impianto che dovrebbe essere tenuto in debito conto e adeguate misure di supporto dovrebbero essere prese per ridurre l’onere economico gravante sui piccoli impianti a questo proposito (p. es. riducendo l’onere per l’accesso alle discariche o consentendo un diverso trattamento per il materiale naturale o antropogenico). Ad oggi i gestori stanno fornendo questo servizio di pubblica utilità non solo gratuitamente, ma anche spendendo somme cospicue per garantirlo
Soluzioni ambientali
Fonte : Boku
Scala pesci a fissure verticali sul Prollingbach, Austria
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Ogni anno tonnellate (principalmente sacchetti di plastica, bottiglie, lattine, così come foglie rami ed ogni sorta di cosa che sia l’uomo che la Natura fan finire nell’acqua) vengono rimosse dal corso d’acqua. In alcuni paesi una volta che qualcosa, incluso il materiale organico, è stata estratta dall’acqua, essa diviene automaticamente un rifiuto che deve essere adeguatamente smaltito con costi generalmente assai elevati.
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2.4.1 Impianti su sistemi di approvvigionamento potabile Fonte : MHyLab
SO LU ZIO NI A M B IE NTA LI
2.4 IMPIANTI MULTIFUNZIONE
Negli ultimi decenni molti piccoli impianti idroelettrici sono stati realizzati lungo reti per l’approvvigionamento potabile, specialmente in zone montane, dove mini o micro turbine sono state installate in luogo Impianto di approvvigionamento potabile di La Zour di valvole riduttrici di pressione per (474 kW) utilizzare un salto che altrimenti sarebbe stato dissipato. In questo caso si realizza un importante uso multiplo della risorsa degno di essere tenuto nella debita considerazione.
2.4.2 Canali irrigui Molti piccolo impianti idroelettrici sono stati costruiti lungo le reti o i canali irrigui specialmente nelle zone di pianura dove decine di impianti a basso salto utilizzano l’acqua sia per l’irrigazione sia per la produzione di energia che viene o immessa in rete o autoconsumata per far fronte ai fabbisogni energetici dell’irrigazione (p.es. nelle stazioni di pompaggio).
In molti piccolo impianti idroelettrici le sponde del corso d’acqua nei pressi delle opere di derivazione devono essere modificati e rialzati sopra la loro quota normale. Tale azione ha come effetto un aumento del livello d’acqua ammissibile e pertanto anche la portata convogliabile dall’alveo in caso di piena. Un altro modo di conseguire la protezione dalle piene è l’uso d’un eventuale bacino per l’accumulo di volumi d’acqua durante le piene, anche se solitamente il volume accumulabile nei bacini asserviti a piccoli impianti idroelettrici è molto piccolo rispetto alle esigenze della protezione dalle piene.
2.4.5 Creazione di aree ambientali annesse all’impianto In guisa di misura di mitigazione da prendersi nella realizzazione d’un piccolo impianto idroelettrico, la creazione di aree ambientali annesse all’impianto viene sovente messa in atto. Queste aree sono differenti da sito a sito ed è difficile dare indicazioni generali su come realizzarle. Non di meno, esse senza dubbio contribuiscono a rendere un piccolo impianto idroelettrico più facilmente accettabile dal punto di vista ambientale.
2.4.6 Impianti di trattamento reflui fognarit
2.4.3 Usi ricreativi
Fonte : Studio Frosio
In alcuni bacini d’accumulo giornaliero il livello dell’acqua viene mantenuto a quote sufficientemente elevate da consentire la pesca sportiva o altre attività ricreative in modo che solo parte del volume totale disponibile può essere accumulato per scopi idroelettrici.
Bacino multi-funzione all’impianto di Rino (Italia)
2.4.4 Protezione dalle piene
Esistono almeno due posizioni in un impianto di trattamento di reflui fognari dove può essere installato un gruppo idroelettrico: a monte ed a valle dell’impianto. Nelle regioni alpine, per esempio, talvolta c’è un impianto di trattamento centralizzato di fondovalle dove l’acqua reflua viene raccolta dai piccoli paesi sui versanti. Il salto in questi casi è ragguardevole. Solitamente un pretrattamento dell’acqua (p.es. una grigliatura) è necessaria prima di addurla al gruppo idroelettrico. Nel caso di impianti di maggiori dimensioni può essere sfruttato il salto disponibile a valle, tra l’impianto di trattamento ed il corpo ricettore. In questo caso non è necessaria alcuna procedura di grigliatura.
NEGLI ULTIMI DECENNI MOLTI PICCOLI IMPIANTI IDROELETTRICI SONO STATI REALIZZATI LUNGO RETI PER L’APPROVVIGIONAMENTO POTABILE, SPECIALMENTE IN ZONE MONTANE 10
2.5 PROGETTAZIONE 2.5.1 Canali a pelo libero e riqualificazione del fiume 2.5.1.1 AREE DI INVASO A MONTE DELLA DERIVAZIONE Qualsiasi tipo di impianto idroelettrico necessita di un seppur breve tratto di derivazione dell’acqua e di conseguenza, soprattutto per gli impianti a basso salto, per effetto della traversa di presa si crea un piccolo invaso a monte. L’altezza della traversa rispetto al fondo naturale è direttamente legata alla profondità dell’acqua a monte. Quanto più lungo e profondo l’invaso, tanto maggiore è l’alterazione dell’habitat. Nelle aree di invaso a monte della derivazione si verificano alterazioni dell’habitat naturale relativamente a : velocità dell’acqua sedimentazione dei solidi sospesi e trasportati dalla corrente larghezza del letto del corso d’acqua profondità dell’acqua
2.5.1.2 CANALE DERIVATORE
Canale di carico, Prevalle, Italia
Soluzioni ambientali
Nel caso di lunghi tratti di alveo sotteso, deve essere ben ponderata la progettazione delle vie d’acqua artificiali quali i canali derivatori. L’esperienza dimostra che questi corsi d’acqua artificiali possono diventare habitat di grande attrazione fino a sostituire la povertà di habitat nel corso d’acqua principale. Il canale derivatore deve garantire il conseguimento di due obiettivi: perdite di carico minime e nessuna perdita di portata. Malgrado questi vincoli, i metodi convenzionali di riqualificazione possono essere utilizzati. Di principio la cosiddetta scabrezza (biologicamente desiderabile) può essere aumentata con metodi di ristrutturazione fluviale. Per evitare l’aumento delle perdite di carico, la velocità dell’acqua può essere ridotta aumentando la sezione totale di deflusso. Le tecniche dell’ingegneria naturalistica, inoltre, possono far aumentare le potenzialità dell’habitat oltre che fornire ombreggiamento al corso d’acqua. Anche il rivestimento del canale derivatore può non essere necessariamente liscio e diritto, ma cercare di uniformarsi alla morfologia del paesaggio circostante. La velocità massima nel canale non dovrebbe superare 1 m/s
Fonte : Studio Frosio
Di fatto la zona di invaso d’un tratto di fiume consente talvolta un approccio completamente nuovo per le possibilità di riqualificazione fluviale. Specialmente nel caso di corsi d’acqua regolati con metodi convenzionali, le sponde sono rigidamente mantenute fisse con scogliere o altro materiale lapideo a pendenze dell’ordine di 1:2 e il letto del fiume ha larghezza costante. L’aumento del livello dell’acqua consente in questi casi la progettazione di una struttura delle sponde completamente nuova soddisfacendo a bisogni ecologici come la pendenza e la larghezza variabile - consente anche l’applicazione di metodi di ingegneria naturalistica per la stabilizzazione, conseguendo altresì il vantaggio di fornire ombreggiamento ed un maggior potenziale all’habitat. La struttura delle sponde può essere resa il più naturale possibile, creando zone di acqua bassa, dando inizio allo sviluppo di isolotti e realizzando aree dove la profondità dell’acqua varia. Diminuire la pendenza delle sponde, infine, ridurrà la necessità di pesanti misure di stabilizzazione. Oltre che sulle sponde, gli interventi di ristrutturazione dovrebbero concentrarsi sulla minimizzazione di qualsiasi alterazione delle condizioni sopra menzionate. Ciascuna di esse infatti è il risultato di un allargamento della sezione trasversale. Dal punto di vista ecologico ogni misura volta al restringimento della sezione trasversale deve essere vista come un miglioramento. In pratica, pur soddisfacendo i requisiti imposti dall’esigenza di protezione dalle piene, la parte variabile in altezza di una traversa dovrebbe essere minimizzata. La riduzione della profondità dell’acqua e
conseguentemente l’aumento della velocità della corrente favoriscono, tra l’altro, la riduzione della sedimentazione del materiale fine. Il riempimento dell’invaso da parte del materiale è un processo naturale la cui durata dipende dal trasporto di fondo del corso d’acqua. Laddove si raggiunge l’equilibrio, il trasporto di fondo ricomincia automaticamente. Nel dettaglio le misure da adottare dipendono dalle caratteristiche locali del corso d’acqua e dalla disponibilità dei materiali. Laddove la zona di invaso è in condizioni approssimativamente naturali, è raccomandabile studiare con cura la situazione per definire il deficit ecologico e, possibilmente, per ri-naturalizzare almeno parte delle sponde esistenti.
11
600 %
Canale di restituzione, Esenta, Italia
2.5.1.3 CANALE DI RESTITUZIONE Nei canali di restituzione si devono avere le minime perdite di carico possibili. Solitamente le sezioni trasversali sono maggiori e le velocità più basse che nei canali derivatori. In genere poi la sagoma del canale è più vicina a quella d’un corso d’acqua naturale, soprattutto laddove si adottano soluzioni con canali in terra senza ulteriori accorgimenti. Il principio della massima scabrezza e dell’uso delle tecniche di ingegneria naturalistica può essere applicato più facilmente.
2.5.1.4 ALVEO SOTTESO Quando l’acqua viene derivata dal corso d’acqua e la portata naturale nell’alveo sotteso viene ridotta significativamente particolare attenzione deve porsi alla morfologia dell’alveo sotteso. L’impatto della sottensione è solitamente piuttosto alto, soprattutto dove la riduzione di portata è grande e la sua durata si protrae per molti mesi. Viceversa, se il Deflusso Minimo Vitale è abbastanza elevato e la durata breve l’impatto può essere trascurabile. Di norma l’attenzione delle pubbliche amministrazioni è più volta alla quantità di Deflusso Minimo Vitale rilasciato che ad altro. In realtà la strategia più efficace per ottenere buoni risultati ambientali è quella di migliorare la morfologia dell’alveo coi metodi di ristrutturazione discussi in precedenza. Specialmente sui fiumi con traiettorie di deflusso non particolari, la larghezza dell’alveo è molto grande e nessuna quantità di Deflusso Minimo Vitale è sufficiente a raggiungere gli obiettivi di qualità ecologica.
Necessitá di portata per scopi ambientali
SO LU ZIO NI A M B IE NTA LI
Fonte : Studio Frosio
Il grafico seguente illustra la relazione tra morfologia e Deflusso Minimo Vitale necessario di principio.
500 % 400 % 300 % 200 % 100 %
0
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
Morfologia dell’alveo
Riassumendo, tre sono i parametri decisivi nella valutazione di un alveo sotteso: La quantità di Deflusso Minimo Vitale La struttura dell’alveo La durata della derivazione
2.5.2 Condotte forzate Le condotte forzate possono essere installate fuori terra oppure interrate a seconda della natura del terreno, del materiale della condotta forzata, delle temperature dell’ambiente e dei requisiti ambientali. Le condotte forzate interrate dovrebbero in generale preferirsi a quelle interrate, in ragione del minor impatto visuale e l’assenza di ostacoli al movimento della fauna. Non di meno, l’interramento delle condotte forzate può indurre rischi di carattere geologico legati alla stabilità dei versanti attraversati dalla condotta forzata sia durante la costruzione sia in esercizio quando una perdita da una condotta forzata interrata potrebbe innescare una frana molto più facilmente d’una condotta fuori terra. I seguenti accorgimenti consentono di ridurre l’impatto ambientale delle condotte forzate: INTERRAMENTO. È da farsi laddove possible. Le attuali tecnologie dei materiali e dei rivestimenti protettivi hanno raggiunto un’affidabilità tale che una condotta forzata interrata non richiede manutenzione per decenni. Il risultato per l’ambiente e specialmente per il paesaggio è eccellente. In ogni caso, per evitare problemi legati alla corrosione delle condotte d’acciaio, è consigliabile l’utilizzo di materiali plastici (PEAD o PRFV) oppure della ghisa sferoidale.
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BLOCCHI D’ANCORAGGIO CON CONDOTTA SCOPERTA: l’impatto di una condotta forzata fuori terra può essere ridotto se si adotta per i blocchi d’ancoraggio la soluzione con condotta scoperta. Questo significa che in corrispondenza dei blocchi la condotta non è inglobata nel calcestruzzo, ma collegata a terra tramite travi d’acciaio riducendo da un lato l’impatto visuale del manufatto e dall’altro consentendo l’ispezionabilità dell’intera tubazione, con una conseguente maggior affidabilità di costruzione e d’esercizio.
Fonte : Studio Frosio
CONDOTTE SENZA GIUNTI DI DILATAZIONE: laddove la condotta forzata non può essere interrata per qualsiasi ragione, la costruzione senza giunti di dilatazione è da preferirsi poiché non richiede alcuna manutenzione, per l’esecuzione della quale sono anche necessari i relativi
Ma cos’hanno in comune questi edifici da renderli riconoscibili come centrali? Essi hanno in comune tutti gli elementi formali che caratterizzano la loro funzione. I piccoli impianti idroelettrici appartengono senza dubbio alla categoria dell’utile, il loro effetto positive sull’ambiente è certo ed il loro contributo ad uno sviluppo sostenibile essenziale. Perciò è necessario un processo educativo che renda la comunità consapevole del valore altamente positivo di questi impianti per le comunità locali, le nazioni e l’ambiente. Solo all’interno di questa nuova cultura l’architettura può esprimersi nell’ambito delle peculiarità tecnologiche che diventano gli elementi caratterizzanti appartenenti ad una categoria estetica di ciò che è bello perché è utile.
Rino (Italia): condotta forzata di diametro 600 mm con blocchi d’ancoraggio scoperti e senza giunti di dilatazione.
2.6 RUMORE E VIBRAZIONI
I
2.5.3 Edificio di centrale L’edifcio della centrale è bello se è capace di fornire la maggior quantità possible di informazioni. Lo scopo del progettista è quindi quello di renderlo riconoscibile usando tutti i suoi elementi caratterizzanti. Renderlo riconoscibile non significa però che debba essere in conflitto con l’ambiente.
Soluzioni ambientali
accessi (sentieri o strade) con una conseguente riduzione dell’impatto ambientale complessivo dell’opera.
l rumore non è una peculiarità dei piccoli impianti idroelettrici. Non di meno essi possono essere fonte di rumore e per questo qui se ne parla. Le fonti di rumore in un impianto sono numerose: lo sgrigliatore, il nastro trasportatore del materiale sgrigliato, il moltiplicatore della turbina, la turbina stessa, il generatore, il trasformatore. La fonte maggiore è però di solito il gruppo idroelettrico e, dove presente, il moltiplicatore di giri. Attualmente il rumore all’interno dell’edificio di centrale può essere ridotto a valori dell’ordine dei 70 dB, cioè a livelli pressoché impercettibili da fuori.. In generale, il livello ammissibile di rumore dipende da situazioni locali, quali la vicinanza alla centrale di abitazioni o di altre attività. Per gli impianti nuovi una progettazione integrata ed attenta dell’intero sistema – gruppo idroelettrico, edificio e sistemi ausiliari - consente di raggiungere livelli eccellenti di riduzione del rumore, anche nel caso di alti livelli di rumore alla fonte: piccole tolleranze di lavorazione degli ingranaggi, materiali insonorizzanti nelle casse turbina, il raffreddamento ad acqua anziché ad aria del generatore e la progettazione accurata degli ausiliari della centrale, insieme ad un adeguato isolamento acustico dell’edificio possono rendere il rumore molto basso e la presenza dell’impianto impercettibile. La riduzione del rumore negli impianti esistenti che devono essere adattati a nuovi e più bassi livelli di rumore ammissibile è molto più difficoltoso e costoso. In questi casi le misure da prendere sono molto dispendiose ed in generale non così efficaci come per gli impianti nuovi: esse devono essere prese
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SO LU ZIO NI A M B IE NTA LI
il più vicino alla fonte onde evitare che fenomeni di riflessione e di risonanza possano vanificarle. Una soluzione tipica è illustrata nella figura dove per ridurre il rumore a livelli accettabili è stato necessario incappucciare l’intero gruppo idroelettrico.
2.7 Turbine fish-friendly
I
n talune situazioni l’installazione delle turbine lungo un corso d’acqua può essere una fonte di pericolo per i pesci. Presso i grandi impianti idroelettrici sono state condotte ricerche in merito ed ottenuti risultati d’un certo interesse. Specialmente in periodi di intensi flussi migratori lungo il fiume, i pesci possono finire dentro le turbine. Per diverse ragioni (meccaniche, velocità dell’acqua o variazione di pressione) una certa percentuale di pesce può non sopravvivere al passaggio attraverso la turbina. Diversi tipi di dispositivi (luminosi, sonori, etc.) sono in grado di ridurre l’ingresso dei pesci nelle turbine, ma essi non sono ancora abbastanza efficienti da impedire ai pesci di infilarsi attraverso le griglie e da qui nelle macchine. Nel caso dei piccoli impianti idroelettrici quasi non esistono ricerche serie in proposito. Griglie con interspazi inferiori a 2 cm possono impedire ad un’elevata percentuale di pesci di entrare in turbina, non di meno ulteriori sforzi dovrebbero essere fatti per ridurre i rischi di elevata mortalità dei pesci utilizzando dove possibile tipologie di macchine idrauliche diverse da quelle usuali. Per molti anni, allo scopo di minimizzare i danni ai pesci, i costruttori di turbine, specialmente per i grandi
impianti, hanno condotto studi basati su sistemi CFD (computational fluid dynamics) e già ora sono stati conseguiti buoni risultati. I piccoli impianti idroelettrici possono trarre vantaggio da queste ricerche sulle turbine convenzionali (Francis e Kaplan), mentre turbine di nuova concezione e la rivitalizzazione di sistemi desueti (coclee, ruote idrauliche), che sono tipici di mini e micro impianti, potranno consentire una migliore integrazione degli impianti nell’ecosistema fluviale ed una sua maggiore protezione. In alcuni casi – specialmente per bassi e bassissimi salti – l’installazione di turbine convenzionali può essere impossibile per gli alti costi. Salti tra 1 e 3 m per qualsiasi valore di portata e salti medi con basse portate sono casi tipici in cui ad oggi le turbine convenzionali non sono economiche. Pertanto la ricerca s’è rivolta verso soluzioni meno costose. La classica ruota idraulica può essere realizzata di legno o, più comunemente, d’acciaio. A causa delle basse velocità di rotazione sono necessarie cinghie o moltiplicatori per aumentare il numero dei giri. Una costruzione accurata e l’uso dei migliori supporti disponibili può condurre a rendimenti fino al 70%, ma in questi casi il costo delle ruote idrauliche è ancora elevato. Negli ultimi anni una tecnologia assai consolidata ha trovato applicazione nell’idroelettrico minore. L’inversione di funzionamento della vite d’Archimede (coclea) funge ora da tecnologia matura in alcuni settori di nicchia dei piccoli impianti idroelettrici. Essa è assai più economica di una turbina, affidabile e robusta in esercizio, non richiede griglia di protezione e pare che il passaggio attraverso di essa non danneggi la fauna ittica. Secondo prove recenti il rendimento massimo può raggiungere valori del 75-80%. Basse velocità tra 20 e 80 giri al minuto richiedono l’inserimento di moltiplicatori di giri. Il campo di applicazione delle coclee arriva a 10 m e 5 m3/s per una singola coclea che può arrivare ad avere 3,5 m di diametro. Questa tecnologia ha trovato un impiego recente nella valorizzazione del Deflusso Minimo Vitale. La perdita di produzione conseguente al rilascio può essere ridotta sfruttando con una coclea almeno il salto a cavallo della traversa di presa. In definitiva, nel caso di bassissimi salti dovrebbe essere verificata la possibilità di utilizzare soluzioni alternative alle turbine convenzionali ponendo attenzione agli sviluppi tecnologici più recenti.
Sistema per la riduzione del rumore
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ALCUNI
ESEMPI DI INTEGRAZIONE AMBIENTALE DI
PICCOLI IMPIANTI IDROELETTRICI Misure ambientali Fonte : IT Power
ESEM P I O 1
La centrale rivestita di pietra locale
BACKBARROW, UK Nazione: Gran Bretagna Località: Backbarrow, Lake District National Park, Cumbria, UK Potenza installata (kW): 400 Salto medio disponibile (m): 4.8 Portata massima (m3/s): 3,33 m per turbina Turbine ad elica inclinate Ø750mm, 500 rpm Anno di inizio dell’esercizio: 2000
Descrizione dell’impianto
Sull’impianto sono installate 3 turbine ad elica ad asse inclinato: una semi-Kaplan (pale turbine regolabili) e due eliche a pale fisse. In questa configurazione la turbina regolante T1 funziona in continuo mentre le turbine T2 e T3 solo quando c’è portata sufficiente. La potenza dell’impianto è controllata da un sensore del livello di monte sulla base del cui segnale l’apertura della turbina cambia in modo da mantenere il livello al di sopra di minimo prefissato. Ciascuna turbina è intercettata all’imbocco da una valvola a farfalla. Generatori ad accoppiamento diretto e 500 rpm sono stati usati per evitare i moltiplicatori di giri ed i relativi costi di investimento e di manutenzione. La centrale è stata collocata al di sotto della quota della sponda in modo da renderla invisibile da monte. L’edificio è stato rivestito di pietra locale usata in strutture simili vicine. Immediatamente a monte degli imbocchi turbine sono state installate tre griglie Trashclean© ognuna provvista del proprio sgrigliatore. All’impianto giungono grandi quantità di materiale trasportato dalla corrente. Una barriera bio-acustica per i pesci (BAFF- Bio-Acoustic Fish Fence) è stata posta all’interno del bacino di carico per guidare i pesci in un by-pass in modo da fargli aggirare le turbine. Un sistema di guida ed evacuazione per le anguille è stato inserito nel bacino di carico tramite una paratoia di flussaggio. I diffusori delle turbine sono stati posti in modo che il flusso di uscita fornisca la turbolenza che attrae il pesce in risalita guidandolo verso la scala per i pesci. I diffusori sono protetti da Electroscreens©, un’innovativa barriera elettrica che scoraggia i pesci dal tentare di risalire i diffusori medesimi.
Esempio
Backbarrow è posta 3 km a valle del lago Windermere nel the Lake District National Park. L’impianto utilizza l’acqua del fiume Leven ed è collocato in una zona ambientalmente sensibile e paesaggisticamente splendida. Il fiume inoltre, grazie alla pesca del salmone, è anche una considerevole fonte di reddito. Storicamente il sito è sempre stato utilizzato per la produzione idroelettrica. Prima dell’installazione attuale c’era una turbina Francis di fabbricazione Gilkes di potenza 65 kW connessa alla rete. Inoltre parte del sito era un Antico Monumento Registrato, che significa che sia il settore per l’English Heritage sia quello per l’Industrial Heritage dell’Ufficio Pianificazione del Lake District sono stati consultati durante la fase di sviluppo del progetto. A causa della sua posizione, delle istanze della pesca e del valore storico, grande attenzione è stata posta alla progettazione ambientale del nuovo impianto.
Le opera esistenti sono servite come base per il nuovo impianto. Opere di scavo sono state necessarie per la centrale e la restituzione. Inoltre il canale di restituzione è stato costruito con andamento meandriforme e sono stati inseriti dei grandi massi per creare ricircoli e polle d’acqua che dovrebbero contribuire a migliorare l’ambiente fluviale.
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ESEMPIO 3
E SE M P IO
WATHULTSTRÖM, SVEZIA Nazione: Svezia Impianto: Wathultström Potenza installata (kW): 190 Salto (m): 10 Portata (m3/s): 2,7 Produzione (kWh/a): 500.000 Fiume: Kilan Anno di costruzione: 1919
Descrizione dell’impianto Nessuna derivazione dal fiume Impianto con accumulo parziale Basso salto Bacino di carico presso la traversa Due turbine Francis
ESEMPIO
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Misure ambientali
DORFMÜHLE, AUSTRIA Nazione: Austria Impianto: Dorfmühle Potenza installata (kW): 2500 Salto (m): 7,3 Portata (m3/s): 43 Produzione (GWh/a): 12 Fiume: Ybbs Anno di costruzione: 2004
Il Sud-Est della Svezia è soggetto agli effetti nefasti delle piogge acide che causano l’acidificazione dei corsi d’acqua, per combattere la quale molti fiumi vengono trattati con soluzioni alcaline. Un’eccellente soluzione ambientale è l’integrazione di questi trattamenti alcalini con un piccolo impianto idroelettrico. Nel caso di Wathultström il calcare viene iniettato nel diffusore in funzione della portata istantanea fluente. La turbolenza dell’acqua garantisce un’ottima dispersione del calcare.
Descrizione dell’impianto Acqua fluente Basso salto 2 turbine Kaplan ad S
Misure ambientali Area di rigurgito a monte: 0,1 km2 Passaggio per i pesci naturale Zona ricreativa nell’area di rigurgito a monte Sistemi di riduzione del rumore Architettura: utilizzo di una facciata di Alucupon Fonte: SERO
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Misure Ambientali
ESEMPIO 4
Vista da valle della traversa - Fonte: LHA
KAVARSKAS, LITUANIA Nazione: Lituania Località: Kavarskas Potenza installata (kW): 1000 Salto (m) 4.1 Portata (m3/s) 28 Produzione (GWh/y) 6.4 Corso d’acqua Sventoji Anno di inizio dell’esercizio: 2002
Descrizione dell’impianto
Esempio
L’impianto di Kavarskas è posto sul fiume Sventoji, 69 km a monte della foce (portata media 31,4 m3/s) vicino all’omonimo villaggio. La traversa alta 4,1 m è stata costruita nel 1962 creando un invaso di 0,8 km2. Lo scopo principale della costruzione della traversa era quello di aumentare i livelli di magra del fiume adiacente, il Nevezis, nei periodi di siccità. Per questa finalità ecologica venne realizzata una stazione di pompaggio che trasferiva l’acqua dal Sventoji al Nevezis. Nessuna scala dei pesci era presente sulla traversa, quindi gli obiettivi ecologici sul Nevezis erano stati raggiunti impedendo la migrazione ed il raggiungimento delle zone di riproduzione a monte da parte delle fauna ittica nel Sventoji. Per più di 40 anni la traversa è stata esercita dallo Stato ma nessun finanziamento è mai stato ottenuto per eliminare il problema ecologico dell’impedimento alla risalita dei pesci.
Lo Sventoji a valle della traversa di Kavarskas è famoso per essere un’area protetta per la migrazione dei pesci. Tale area era stata sancita prima della costruzione della traversa. Il salmone, la trota, il vimba e altre specie pregiate sono comunemente presenti nel fiume. Nel 2001 Achema Hidrostotys, un’azienda privata che sviluppa iniziative idroelettriche ottenne la concessione per la realizzazione di un piccolo impianto presso la traversa purché fossero tenute in considerazione le istanze relative alla pesca. Per questo era necessaria la realizzazione di un passaggio per i pesci. Lo schema ad acqua fluente è stato progettato dalla locale Kaunas Hydroprojektas, il modello fisico della scala dei pesci è stato implementato e testato dalla Water and Land Management faculty of Lithuanian University of Agriculture. L’impianto e la relativa scala pesci sono entrati in esercizio alla fine del 2002. La scala pesci è di calcestruzzo del tipo a bacini e traverse con fessure verticali. Allo scopo di attrarre i pesci tramite la corrente d’acqua all’uscita, la scala è stata progettata il più vicino possibile alla centrale ed in particolare ai diffusori delle turbine. La portata della scala pesci è di 1,3 m3/s. Il costo della scala è pari a 300.000 €, circa il 10% del costo totale dell’impianto. L’anno successivo all’entrata in esercizio, dopo 40 anni i pescatori hanno constatato il riapparire delle specie migratorie a monte dell’impianto. L’efficienza della scala pesci è stata confermata dagli esperti dell’Istituto di Ecologia che hanno condotto le attività di monitoraggio della scala il quale prevede l’installazione in futuro di un sistema di conta dei pesci. Questa storia è la chiara dimostrazione che gli sviluppatori di iniziative nel piccolo idroelettrico sono disponibili a migliorare la qualità ecologica dei corsi d’acqua anche laddove per ciò non siano disponibili risorse finanziarie pubbliche
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ESEMPIO 5
E SE M P IO
Il bacino multi-funzione
SAVIORE DELL’ADAMELLO, ITALIA Nazione:Italia Impianto: Saviore dell’Adamello Potenza installata (kW): 1.140 kW Salto (m): 280 m Portata massima (m3/s): 0,500 Produzione (GWh/a) : 3,7 Torrente : Salarno Anno di costruzione: 2002
Descrizione dell’impianto L’impianto di Saviore dell’Adamello è posto sul torrente Salarno nel cuore del Parco dell’Adamello in Provincia di Brescia. Per preservare lo stato ecologico del corso d’acqua in un ambiente tanto sensibile (un torrente alpino d’alta montagna all’interno di un parco naturale) il Deflusso Minimo Vitale è stato fissato ad una percentuale
ESE MP IO 6
TEDELEC, FRANCIA Nazione: Francia Impianto: TEDELEC Potenza installata (kW): 680 kW Salto (m): 3,70 m Portata (m3/s): 24 m3/s Produzione (kWh/a): 4 600 000 Fiume: Gave de Pau Anno di costruzione: 1981
Descrizione dell’impianto Impianto con derivazione Basso salto Opera di presa: Traversa di pietrame. Quota dell’estremo di valle della traversa: 328,10 m.s.m. Lunghezza: 110 m Altezza media: 0.80 m Canale derivatore: 200 x 17 x 3 m diameter 2.40 m, 140 revs/mn
piuttosto elevata della portata media naturale. Il bacino di accumulo presso l’opera di presa serve sia per aumentare il valore dell’energia (produzione durante le ore di punta) ed anche per scopi ricreativi aumentando il gradimento sociale dell’impianto. Il bacino infatti è vicino ad un rifugio frequentato d’estate da migliaia di turisti e l’apprezzamento per il bacino è risultata essere assai alta. La lunga condotta che collega il bacino alla centrale è quasi completamente interrata. La piccola parte non interrabile per la natura e la ripidezza del terreno è stata costruita con blocchi d’ancoraggio scoperti e rivestiti di pietra locale per ridurne l’impatto visuale..
Misure ambientali Bacino d’accumulo multi-funzione da 5.000 m3 all’interno di un parco naturale Presa a trappola per favorire il mantenimento del continuum fluviale Uso di pietra locale per il rivestimento degli edifici Passaggio dei pesci di aspetto naturale Generatore elettrico raffreddato ad acqua per ridurre il rumore Stretti contatti con i funzionari incaricati con cui concordare le misure di mitigazione e compensazione da adottare e con cui scegliere le migliori soluzioni ambientali.
Restituzione: 10 m Turbina: Kaplan verticale monoregolante, Π2,40 m, 140 rpm
Misure ambientali Controllo rigoroso del Deflusso Minimo Vitale tramite verifica periodica delle apparecchiature di misura Controllo continuo e rigoroso della qualità dell’acqua Gestione del materiale sgrigliato: separazione e invio agli impianti di riciclaggio e trattamento Sistemi di abbattimento del rumore Altro: scala dei pesci, Deflusso Minimo Vitale, ristrutturazione dell’alveo, compromesso con altri usi del fiume (passaggio per le canoe), sistema di gestione ambientale certificato.
Fonte: GPAE
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ESEMPIO 7
TROISTORRENTS, SVIZZERA Nazione: Svizzera Impianto: Troistorrents Potenza installata: 75 kW Salto netto: 242,3 m Portata massima: 35 l/s Produzione: 230.000 kWh/anno Anno di costruzione:1998 - 1999
Descrizione dell’impianto La turbina Pelton ad un getto è posta, con funzione di dispositivo riduttore di pressione, sulla rete di approvvigionamento potabile del comune di Troistorrents nel Vallese e utilizza il grande dislivello tra l’opera di presa e la camera di carico
dell’acquedotto. Il sistema è stato realizzato da un piccolo costruttore locale di turbine. L’energia elettrica prodotta da questo impianto completamente automatico viene immessa nella rete di distribuzione locale. L’impianto rispetta i rigidi vincoli imposti dal garantire la potabilità dell’acqua in modo da non avere alcun impatto su tale aspetto.
Misure ambientali L’impianto è collocato su una rete potabile: ciò implica che le infrastrutture sono già esistenti e che l’esercizio dell’impianto non comporta alcun ulteriore impatto ambientale (assenza di scale pesci, etc.) rispetto ad un normale acquedotto. Un particolare sforzo è stato profuso per integrare l’impianto nel paesaggio situato in un’area semi-agricola: visto da fuori l’edificio di centrale è simile ad una baita di montagna.. A causa della presenza di abitazioni nelle vicinanze erano richieste basse emissioni sonore: solo con le porte della centrale aperte si sente il generatore. Si deve sottolineare che solo una turbina con elevati rendimenti e profili idraulici studiati in laboratorio può essere così silenziosa. L’impianto valorizza l’energia posseduta dall’acqua, energia che altrimenti sarebbe persa, dissipata nelle tipiche valvole riduttrici di pressione poste all’inizio delle reti di distribuzione potabile di montagna. L’energia è prodotta senza alcun impatto ambientale negativo, consentendo viceversa una riduzione delle emissioni di CO2 pari a 110 tonnellate all’anno. Anche un micro impianto (75 kW) può essere economicamente conveniente nel rispetto dell’ambiente.
Esempio
Gruppo turbina-alternatore da 75 kW - Fonte: MHyLab
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Q
uesta pubblicazione è stata realizzata nell’ambito della Rete Tematica sui Piccoli Impianti Idroelettrici (TNSHP) Questa Rete rientra tra i progetti finanziati dalla Commissione Europea – DG TREN (Trasporti ed Energia) ed il governo svizzero all’interno del Quinto Programma Quadro per la Ricerca, lo Sviluppo Tecnologico e la Dimostrazione.
La Rete Tematica (Thematic Network) punta ad identificare le necessità di ricerca e di mercato nel settore dell’idroelettrico minore per superare le barriere e promuovere una migliore utilizzazione delle risorse idroelettriche minori con particolare riferimento ai costi, all’accettazione pubblica, all’integrazione nei sistemi energetici, ai problemi tecnologici, agli impatti ambientali ed al raggiungimento degli obiettivi di potenza installata fissati dal Libro Bianco. ESHA (European Small Hydropower Association) è il coordinatore europeo di questo progetto che comprende altri 10 partner: ADEME (Francia), Studio Frosio (Italia), KÖ (Austria), SERO (Svezia), EPFLLCH (Svizzera), MHyLab (Svizzera), SCPTH (Francia), ISET (Germania), IT Power (UK), e la Lithuanian Hydropower Association (Lituania). Questa pubblicazione è stata coordinata dal gruppo ambientale della Rete Tematica presieduto da Bernhard Pelikan per KÖ (Austria) e da Luigi Papetti per Studio Frosio (Italia).
ESHA- European Small Hydropower Association ESHA è un’associazione non-profit che rappresenta gli interessi di tutti gli attori coinvolti nel settore dell’idroelettrico minore a livello europeo. Essa ha sede a Bruxelles e gioca un ruolo attivo a livello politico decisionale attraverso la diffusione di informazioni, l’organizzazione di seminari e conferenze ed anche con attività di lobbying. ESHA è membro fondatore di EREC – lo European Renewable Energy Council. ESHA condivide i propri uffici con altre associazioni legate alle energie rinnovabili nella Renewable Energies House a Bruxelles, il punto di incontro per gli attori delle rinnovabili nel cuore politico dell’Europa.
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STUDIO FROSIO Studio Associato di Ingegneria Via P. F. Calvi, 9 - 25125 Brescia - Italy T: +39 030 3702371 - F: +39 030 396143 E: info@studiofrosio.it
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