PROVINCIA DI TERNI
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PERUGIA
Dipartimento di Ingegneria Industriale
e di Ingegneria Civile ed Ambientale
Studio per la redazione del piano di utilizzazione idroelettrica
delle acque superficiali in Provincia di Terni
Rapporto Primo
Perugia, giugno 2008
P.MANCIOLA – F.CASTELLANI – L.BALUCCA
STUDIO PER LA REDAZIONE DEL PIANO DI UTILIZZAZIONE
IDROELETTRICA DELLE ACQUE SUPERFICIALI
IN PROVINCIA DI TERNI
Rapporto Primo
Perugia, Giugno 2008
Rapporto primo
INDICE GENERALE
1
INTRODUZIONE ............................................................................................................1
2
LA STIMA DELL’ENERGIA DISPONIBILE IN NATURA ......................................................2
2.1 Indici quantitativi dell’energia potenziale idroelettrica .............................................3
2.1.1 Il potenziale lordo superficiale .........................................................................3
2.1.2 Il potenziale lordo d’asta...................................................................................4
2.1.3 Il potenziale lordo di bacino .............................................................................5
2.1.4 Energia tecnicamente ed economicamente utilizzabile ....................................5
2.2 Identificazione del bacino idrografico........................................................................7
2.2.1 Modello gerarchico del bacino del Tevere .......................................................7
2.2.2 Orografia ed idrografia .....................................................................................8
2.2.3 Ubicazione delle sezioni di chiusura ................................................................8
3
ELABORAZIONE DEI DATI CLIMATICI..........................................................................12
3.1 Stazioni di monitoraggio utilizzate...........................................................................13
3.2 Regressione spaziale dei dati con il modello di kriging...........................................15
3.2.1 Regressione dati dei pioggia ...........................................................................16
3.2.2 Regressione dati di temperatura......................................................................17
3.3 Elaborazione delle medie annuali di pioggia e temperatura.....................................18
3.4 Stima dell’evapotraspirazione media .......................................................................21
3.5 Calcolo del deflusso meteorico netto .......................................................................22
4
QUANTIFICAZIONE DELL’ENERGIA POTENZIALE DISPONIBILE ...................................24
4.1 Potenziale Lordo Superficiale ..................................................................................24
4.2 Potenziale Lordo d’Asta e di Bacino........................................................................26
4.3 Suddivisione del comprensorio provinciale in ‘Distretti idroelettrici’ ....................28
4.3.1 Definizione dei Distretti..................................................................................28
4.3.2 Quantificazione dell’energia disponibile ........................................................29
5
PRODUZIONE ATTUALE DI ENERGIA IDROELETTRICA .................................................32
6
CONCLUSIONI ............................................................................................................34
ii
Rapporto primo
Elenco delle tavole grafiche
Tavola 1:
Ubicazione delle sezioni di chiusura sull’orografia ed idrografia
principale (scala 1:200.000)
Tavola 2:
Mappatura del potenziale idrolettrico: potenziale specifico lordo
superficiale [Gwh/kmq] (scala 1:200.000)
Tavole 3.x:
Carte di dettaglio dei distretti idroelettrici (scala 1:25.000 –
1:30.000)
Tavola 3.1:
Tavola 3.2:
Tavola 3.3:
Tavola 3.4:
Tavola 3.5:
Tavola 3.6:
Tavola 3.7:
Tavola 4:
- Distretto n. I (Velino) e n. II (Nera Alto)
- Distretto n. VIII (Naja)
- Distretto n. III (Nera Basso)
- Distretto n. IV (Paglia)
- Distretto n. V e n. IX (Tevere Alto a monte di Corbara)
- Distretto n. VI (Tevere Medio a monte del F.Nera)
- Distretto n. VII (Tevere Medio al confine provinciale)
Quadro di Unione dei distretti idroelettrici della provincia di
Terni (scala 1:200.000)
iii
Rapporto primo
1
INTRODUZIONE
Il presente studio si inserisce nell’ambito delle attività stabilite dalla convenzione
stipulata tra il Dipartimento di Ingegneria Industriale e la Provincia di Terni, finalizzate
alla redazione del “Piano di utilizzazione idroelettrica delle acque superficiali in
Provincia di Terni”.
Nell’attività di pianificazione possono essere generalmente distinte tre fasi principali: la
prima fase, di ricognizione, avrà come oggetto la costruzione del quadro conoscitivo di
tutte le grandezze fisiche e sociali che possono essere di supporto alle scelte strategiche;
la seconda fase, decisionale, utilizzerà i dati conoscitivi elaborati nella fase precedente
per operare delle scelte strategiche di indirizzo politico, ispirate a criteri etici condivisi
con il tessuto sociale di riferimento; nella terza fase, di programmazione, le scelte
strategiche verranno calate su di un orizzonte temporale e finanziario che ne consenta la
realizzazione.
In questo primo rapporto si illustra lo stato di avanzamento degli studi di base, volti alla
identificazione dei fondamenti teorici di riferimento e alla quantificazione delle
grandezze fisiche che interesseranno la successiva fase decisionale.
1
Rapporto primo
2
LA STIMA DELL’ENERGIA DISPONIBILE IN NATURA
Il primo passo verso la valutazione di qualsiasi ipotesi che riguardi l’utilizzazione delle
risorse naturali, passa attraverso la quantificazione preliminare di tali risorse; il secondo
sarà la valutazione di un limite di utilizzo compatibile con la sostenibilità ambientale di
tale sfruttamento.
La produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili è un tema di grande attualità e
varie sono le tecnologie disponibili ed in costante evoluzione: l’idroelettrica può forse
essere ritenuta tra le più affidabili, per il fatto di essere legata meno di altre alle
fluttuazioni degli eventi atmosferici, o di risentirne per lo meno con un sufficiente
ritardo temporale. Essa è senz’altro un’ottima tecnologia, che in alcuni paesi fornisce
quasi il 100% del fabbisogno, ma è tuttavia limitata dalla orografia locale.
In Italia il settore idroelettrico vanta una solida tradizione e contribuisce con una
percentuale non trascurabile al fabbisogno nazionale (in passato ha toccato un massimo
del 15%, grazie al quale siamo stati uno dei primi paesi in Europa che producono da
fonti rinnovabili, attualmente fonti internazionali come lo Statistical Review of World
Energy ci quotano con una percentuale attorno al 5%, al di sotto della media europea
pari a circa il 6%); nella storia del settore la provincia Terni si pone in evidenza, per gli
impianti già esistenti e per le possibilità ulteriori che offre la favorevole conformazione
del suo territorio.
L’energia disponibile in natura, legata alle risorse idriche, si presenta sotto forma di
energia posseduta da una corrente e pertanto proporzionale al prodotto del volume
trasportato nell’unità di tempo per l’altitudine del punto considerato, rispetto ad una
quota arbitraria di riferimento.
Per rendere confrontabili tra loro le quantificazioni svolte nel tempo in questo settore, i
Comitati competenti esistenti in seno alla Comunità Europea hanno da tempo definito
degli indici di riferimento, rappresentativi dell’energia potenziale idroelettrica, che
costituiscono il limite teorico superiore dell’energia elettrica ricavabile da tali risorse, al
lordo di tutte le perdite presenti nel processo di captazione e trasformazione
dell’energia.
2
Rapporto primo
I tradizionali indici di riferimento definiti da tale Comitato sono i seguenti:
-
il potenziale lordo di superficie (PLS), rappresenta l’energia posseduta dall’afflusso
meteorico depurato dalle perdite per infiltrazione profonda e per evapotraspirazione
(deflusso superficiale) nel punto di precipitazione, rispetto al livello del mare;
-
il potenziale lordo d’asta (PLA), rappresenta l’energia posseduta dal deflusso in una
data sezione del reticolo idrografico, rispetto al livello del mare o in alternativa
rispetto alle quote delle sezioni della rete.
A questi indici tradizionali gli scriventi hanno aggiunto un nuovo indice, derivato dai
due precedenti, che si ritiene utile per rendere più immediato il confronto tra l’energia
disponibile in natura e l’energia tecnicamente utilizzabile a livello locale:
-
il potenziale lordo di bacino (PLB), rappresenta l’energia complessivamente
posseduta dal deflusso all’interno di un sottobacino idrografico, rispetto alla sua
sezione di chiusura.
2.1
Indici quantitativi dell’energia potenziale idroelettrica
2.1.1 Il potenziale lordo superficiale
Il potenziale lordo superficiale (PLS) rappresenta l’energia posseduta dal deflusso
superficiale (dato dall’afflusso meteorico depurato dalle perdite per infiltrazione
profonda e per evapotraspirazione) nel punto di precipitazione, rispetto al livello del
mare. In base a tale definizione si suppone che il deflusso superficiale di ciascun bacino
sia utilizzabile con un salto pari al dislivello tra la quota media del bacino e quella del
mare.
Indicando con H (m s.l.m.) l’altitudine media e con D (Mm3) il deflusso superficiale, il
potenziale lordo superficiale W è espresso (in GWh) dalla:
W = 1 / 367 x ( H x D ) .
Tale formulazione è coerente con la nota espressione della potenza posseduta da una
corrente fluida di portata Q avente carico globale H:
γ Q H , nell’ipotesi di considerare
la sola energia di posizione e trascurare le altre componenti, di velocità e pressione,
minoritarie ai fini considerati; assumendo per γ il valore γ= 9806 N/m3, si ottiene la
3
Rapporto primo
formulazione citata, a meno degli opportuni fattori di conversione delle unità di misura
espressi in narrativa .
Il potenziale per unità di superficie (espresso in GWh/km2) è detto potenziale specifico
lordo superficiale ed è indicato dal simbolo ‘w’ minuscolo; esso è funzione w(x,y)
continua dello spazio e fornisce il potenziale W per integrazione.
2.1.2 Il potenziale lordo d’asta
Il potenziale lordo d’asta (PLA), rappresenta l’energia posseduta dal deflusso in una
data sezione del reticolo idrografico, in altri termini, il potenziale d’asta si può
considerare come il potenziale di superficie diminuito dall’energia dissipata dall’acqua
nello scorrere lungo i versanti e lungo il reticolo minore, da punto di precipitazione fino
alla sezione del reticolo idrografico considerata.
Il potenziale lordo d’asta, in base alla nozione di potenziale lordo superficiale dalla
quale discende direttamente, è riferito al livello del mare; tuttavia risulta di maggiore
utilità ai fini di un confronto immediato con la risorsa tecnicamente utilizzabile, riferirlo
alle quote assolute della sezione della rete. In questo senso si suppone che il deflusso
superficiale disponibile in un’asta sia utilizzabile con un salto pari al dislivello tra la
quota iniziale e quella finale dell’asta considerata.
Il calcolo del potenziale lordo d’asta che compete ad un tratto d’alveo compreso fra due
sezioni di quote h1 e h2 (m s.l.m.), caratterizzate rispettivamente dai deflussi D1 e D2
(Mm3) è svolto in base alle seguenti espressioni:
Pm =
1 h1 + h2
⋅
⋅ ( D2 − D1 )
367
2
[GWh]
Pa =
1 D1 + D2
⋅
⋅ (h1 − h2 )
367
2
[GWh]
valide nell’ipotesi di una variazione lineare della portata in funzione della quota
dell’alveo. I valori ricavati dalle due espressioni, componendosi cumulativamente nel
procedere lungo l’asta, coincideranno quando si consideri il potenziale totale di un
corso d’acqua fino al livello del mare.
4
Rapporto primo
2.1.3 Il potenziale lordo di bacino
Il potenziale lordo di bacino (PLB), rappresenta l’energia complessivamente posseduta
dal deflusso all’interno di un sottobacino idrografico, rispetto alla sua sezione di
chiusura. Può essere visto come l’energia posseduta dal deflusso superficiale presente
all’interno di un sottobacino (afflusso meteorico netto sul bacino e deflusso entrante dai
sottobacini più a monte) dal punto di ingresso nel bacino fino alla sezione di chiusura
del sottobacino. In base a tale definizione si suppone che il deflusso superficiale di
ciascun sottobacino sia utilizzabile localmente, al suo interno, con un salto pari al
dislivello tra la quota del punto di ingresso nel bacino e quella della sua sezione di
chiusura.
Il calcolo del potenziale complessivo appartenente ad un sottobacino avente sezione di
chiusura alla quota hb (m s.l.m.), è svolto in base alla seguente espressione:
Eb =
n
hb ⎞
⎛
1 ⎡n
⎤
⎟⎟ ⋅ dS
(
)
D
⋅
h
−
( Di ) ⋅ hb ⎥ + ∫ w( x, y ) ⋅ ⎜⎜1 −
∑
∑
i
i
⎢
367 ⎣ i =1
i =1
⎦ Ab
⎝ H ( x, y ) ⎠
[GWh]
dove :
· i = numero della generica asta fluviali in ingresso nel bacino [i=1…n];
· Di = Deflusso nella generica asta ‘i’ in ingresso (Mm3) ;
· hi = quota dell’asta nel punto di ingresso (m slm) ;
· hb = quota della sezione di chiusura del bacino (m slm) ;
· w(x,y) = PLS specifico del generico punto (x,y) del bacino (GWh/km2) ;
· H(x,y) = quota del generico punto (x,y) del bacino (m slm) ;
· dS = porzione elementare di superficie (km2);
· Ab = estensione del bacino;
valida nell’ipotesi che i limiti dell’area considerata siano spartiacque idrografici.
2.1.4 Energia tecnicamente ed economicamente utilizzabile
I quantitativi di energia stimata secondo gli indici descritti nei paragrafi precedenti
rappresentano l’energia disponibile in natura, la cui utilizzazione è legata ai limiti
imposti dalle caratteristiche ambientali e dalle tecniche costruttive: essi costituiscono
pertanto il limite superiore teorico dell’energia tecnicamente utilizzabile.
Le risorse tecnicamente utilizzabili a loro volta contengono come sottoinsieme le
risorse economicamente utilizzabili, i cui limiti sono definiti dai fabbisogni d’energia e
5
Rapporto primo
da considerazioni di carattere economico e congiunturale, relative ai costi di produzione
del settore idroelettrico comparati con quelli di fonti alternative o con il costo del
combustibile fossile.
Per le valutazioni economiche si tiene conto di una utilizzazione convenzionale degli
impianti per 8'000 ore annue1 e di un coefficiente do conversione tra energia idraulica
ed elettrica non inferiore a 0.735.
Studi precedenti condotti tra il 1916 ed il 1961 avevano portato a valutare come
potenziale utilizzato e tecnicamente utilizzabile per l’intero territorio italiano un totale
di circa 50÷65 TWh; i medesimi studi indicavano per il comparto idrografico di Umbria
e Lazio un totale di 2’740÷3’440 GWh.
Il dato di dettaglio dello studio promosso dalla CEE è riportato nella tabella seguente:
Tabella 1 - Valori dell’energia potenziale secondo l’indagine promossa dalla CEE (valori in TWh)
Comparto
Umbria-Lazio
Totale
nazionale
POTENZIALE LORDO DI SUPERFICIE
15.11
341
POTENZIALE LORDO D’ASTA
8.93
227
POTENZIALE TECNICAMENTE UTILIZZABILE
3.44
65
Rapporto tra il potenziale d’asta ed il
potenziale superficiale (PLA/PLS)
0.59
0.67
Rapporto tra il potenziale tecnicamente
utilizzabile ed il potenziale superficiale
(PTU/PLS)
0.23
0.19
Rapporto tra il potenziale tecnicamente
utilizzabile ed il potenziale d’asta
(PTU/PLA)
0.39
0.28
Energia potenziale
Per la definizione della risorsa tecnicamente utilizzabile si farà ricorso, per ogni sezione
di possibile presa e una volta definite le caratteristiche topografiche degli impianti
ipotizzabili o esistenti, alla curva di durata delle portate medie giornaliere e alla curva
caratteristica di utilizzazione.
1
L’utilizzazione convenzionale di 8'000 ore annue è assunta di norma nella preparazione degli inventari
dell’energia tecnicamente producibile per tenere conto delle interruzioni per guasti o per manutenzione
degli impianti.
6
Rapporto primo
La sostenibilità nei confronti della matrice ambientale sarà considerata nella
formulazione di una curva di utilizzazione che salvaguardi il deflusso minimo vitale
nelle aste, valutato da studi precedenti per le principali aste del bacino del Tevere.
2.2
Identificazione del bacino idrografico
La provincia di Terni ricade interamente nel comprensorio del Bacino del Tevere ed il
suo territorio è attraversato da importanti affluenti dell’asta principale, quali il Fiume
Paglia, il Fiume Nera ed il Fiume Velino, che confluisce nel Nera presso la cascata della
Marmore, a monte della città di Terni.
Per poter calcolare l’energia potenziale idroelettrica utilizzabile in tale sistema è stato
necessario estendere l’analisi del sistema del Tevere oltre i confini della provincia,
comprendendo per intero tutto il bacino di monte, e per larga parte anche quello a valle
di Orte.
La quantificazione del deflusso entrante nel comprensorio ternano per tramite delle aste
del reticolo è stato infatti calcolato con un modello climatico che definisce piogge,
temperature ed evapotraspirazione a partire dalle origine del reticolo del Tevere e dei
suoi affluenti principali fino alla foce del Tevere sulla costa Tirrenica. La ricostruzione
dell’andamento spaziale delle piogge e delle temperature annuali, pertanto, ha reso
indispensabile definire un modello climatico esteso, per quanto possibile in base alla
documentazione reperita, a tutti i sensori presenti nei bacini montani dei Monti Sibillini,
del Fumaiolo, dell’Amiata, del Terminillo e delle catene Abruzzesi del Monte Velino e
dei Monti Embrici.
2.2.1 Modello gerarchico del bacino del Tevere
I potenziali riferiti alla quota delle sezioni di chiusura sulle aste del reticolo (più
immediatamente confrontabili con il potenziale tecnicamente utilizzabile) necessitano
della conoscenza della morfologia del reticolo idrografico e della gerarchia delle aste
per poter essere quantificati.
Il modello gerarchico del Tevere e la codifica dei sottobacini sono stati trasposti dalla
banca dati dell’Autorità di Bacino del Tevere, mantenendo quasi completamente la
stessa suddivisione dei bacini di secondo ordine, con lievi modifiche locali in
determinati casi particolari.
7
Rapporto primo
Le sezioni di chiusura sono state scelte in modo da rendere quanto più confrontabili i
dati ottenuti all’interno del presente studio con quelli sviluppati dalla stessa Autorità di
Bacino e dagli altri enti che hanno svolto studi nel settore idrologico per il
comprensorio di interesse.
Nelle successive fasi di studio e di approfondimento sarà necessario aggiungere altri
punti di calcolo lungo le aste in corrispondenza degli impianti idroelettrici esistenti e di
quelli ipotizzabili in base all’indagine di dettaglio che verrà svolta sulla morfologia del
territorio.
2.2.2 Orografia ed idrografia
Il reticolo idrografico considerato ai fini del calcolo dei potenziali idroelettrici
comprende le aste principali e secondarie, come nella classificazione data dall’autorità
di Bacino del Tevere, con l’aggiunta di alcune aste minori che possono essere di
interesse locale per l’amministrazione provinciale.
L’orografia del comprensorio è descritta dal modello digitale del terreno, il quale riporta
i valori di altitudine sul livello del mare distribuiti su maglia regolare di 20x20 mt,
disponibili per tutto il bacino del Tevere in formato raster.
2.2.3 Ubicazione delle sezioni di chiusura
La nomenclatura delle sezioni di chiusura prescelte ricalca la codifica idrografica dei
bacini di secondo ordine operata dall’Autorità di Bacino del Tevere, la loro ubicazione
è definita in corrispondenza dell’ultimo sottobacino contribuente, dal quale deriva
parimenti la codifica.
L’elenco completo delle sezioni utilizzate nel calcolo è riportato nella Tabella 2 mentre
in Tabella 5 sono riportate le sole sezioni presenti nel territorio della provincia di Terni
od in sua immediata prossimità.
8
Rapporto primo
Figura 1 – Orografia ed idrografia principale del bacino del Tevere,
su modello digitale del terreno a maglia 20 x 20 mt.
9
Rapporto primo
Tabella 2 - Elenco delle sezioni principali di chiusura utilizzate nel calcolo del potenziale
idroelettrico
Ab
[kmq]
Codice sezione
Asta del Tevere
XE__040
Tevere a Selci , monte
conf. Cerfone
452
XE__050-999
Cerfone alla conf. Tevere
321
XE__051
Tevere a Citta' di Castello ,
dopo conf. Cerfone
773
XE__070
Tevere a Trestina
1019
XE__110
Tevere a Umbertide
1566
XE__150
Tevere a Torgiano , monte
conf. Chiascio
2174
XE__160-070-99
Topino conf. Chiascio
1234
XE__160-999
Chiascio conf. Tevere
1962
XE__161
Tevere dopo conf.
Chiascio
4136
XE__190
Tevere a Collepepe
4416
XE__200-050min
T.Fersinone
XE__200-060min
T.Faena
XE__200-999
Nestore alla conf. Tevere
XE__201
Tevere dopo conf. Nestore
Ab
[kmq]
Codice sezione
Asta del Tevere
XE__265
Tevere ad Alviano
7644
XE__280
Tevere al Pisciarello
7818
XE__285
Tevere a Attigliano
8035
XE__300
Tevere a S.Michele
Arcangelo
8359
XE__300
Rio Grande alla conf.
Tevere
13
XE__300m
Rio Grande a Penna
Teverina
179
XE__310
Tevere a Orte , monte
conf. Nera
8461
XE__320-050
Nera a M.te Galloro
1175
XE__320-060
Nera a Ferentillo
1343
XE__320-065
Nera a Torre Orsina
1439
XE__320-070
Nera alle Marmore , alla
conf. Velino
1454
1110
XE__320-080-20
Velino dopo conf. Rio
Rapelle
317
5525
XE__320-080-30
Velino alla conf. F.Salto
407
100
36
XE__320-080-40-99 Salto alla conf. Velino
XE__220
Tevere a Todi ,a monte
conf. Naja
XE__230-010
Naja a Selvarelle
XE__230-020min
T.Arnata a Vasciano di
Todi
XE__230-999
Naja (conf. Tevere)
XE__231
Tevere a Todi, dopo conf.
Naja
5986
XE__240
Tevere a Corbara , monte
conf. Paglia
6148
XE__250-020
Paglia al T. Elvella
293
XE__250-030m
T.Stridolone
107
XE__250-030r
Paglia allo Stridolone
328
XE__250-040
Paglia a M.te Rubiaglio
638
XE__250-040m
T.Rivarcale
XE__250-040r
Paglia alle fonti di Tiberio
5754
XE__320-080-50
Velino alla conf. F.Turano
XE__320-080-60-99 Turano alla conf. Velino
133
907
1414
700
50
XE__320-080-66
Velino al confine
Regionale
2223
232
XE__320-080-67
Velino a Mezzelvetta
2282
XE__320-080-69
Fosso di Labro
XE__320-080-99
Velino alla conf. Nera
2368
XE__320-081
Nera a Terni dopo conf.
Velino
3822
XE__320-085
Nera a Maratta - confine
comunale
4052
XE__320-085d
T.Tescino
XE__320-090
Nera a Narni, dopo conf.
Caldaro
590
XE__320-090m
T.Caldaro a Sangemini
28
T.L'Aia a Molinaccio
68
48
XE__250-050
Paglia a Orvieto
803
XE__320-100-10
XE__250-060-10
Chiani a Fabro scalo
257
XE__320-100-99
T.L'Aia conf. Nera
Nera alla conf. Tevere
74
95
4138
96
XE__250-060-20
Chiani a p.Torina
365
XE__320-999
XE__250-060-27
Chiani Orvieto
425
XE__321
Tevere dopo conf. Nera
12772
XE__250-060-30
Chiani alla conf. Paglia
450
XE__327
12886
XE__250-065
Paglia dopo conf. Chiani
Tevere a Magliano Sabina
(Borghetto)
1276
XE__250-999
Paglia alla conf. Tevere
1329
XE__385
Tevere a Castel Giubileo
14300
XE__255
Tevere dopo conf. Paglia
7480
XE__415
Tevere a monte conf.
Aniene
15175
XE__420-999
Aniene alla conf. Tevere
XE__999
Tevere alla foce
10
4311
1452
17461
Rapporto primo
Figura 2 – Sottobacini principali classificati dall’Autorità di Bacino del Tevere
11
Rapporto primo
3
ELABORAZIONE DEI DATI CLIMATICI
Una delle grandezze fisiche fondamentali per il calcolo degli indici di potenziale
idroelettrico è il deflusso superficiale netto, ovvero l’afflusso meteorico depurato
dall’evapotraspirazione e dalle perdite per infiltrazione profonda.
I dati climatici necessari alla determinazione del deflusso sono stati ricavati dalle medie
annuali delle piogge e delle temperature registrate dai sensori presenti nel territorio e
riportate negli annali degli enti deputati al monitoraggio ambientale.
Per le valutazioni svolte sono stati utilizzati sensori presenti nel territorio delle varie
regioni interessate dal bacino del Tevere: Umbria, Toscana, Lazio, Marche e Abruzzo.
Per quanto riguarda i sensori della Regione Umbria i dati relativi sono stati ottenute dal
Sistema Informativo Ambientale (SIA) della Direzione Politiche Territoriali, Ambiente
ed Infrastrutture, per quelli Toscani si è fatto riferimento alle banche dati del Centro
Funzionale Regione Toscana, per quelli delle regioni Lazio, Abruzzo e Marche i dati
sono stati estratti dagli annali idrologici redatti da Ufficio Idrografico e Mareografico di
Roma.
I valori medi annuali di pioggia e temperatura registrati dai sensori sono stati utilizzati
per costruire l’anno idrologico medio di riferimento, mediando nuovamente le
osservazioni valide per un periodo complessivo di almeno 10 anni, compresi tra il 1990
ed il 2007. Non per tutti i sensori era tuttavia disponibile un arco temporale valido di
tale ampiezza: di questo si è tenuto conto in fase di costruzione delle mappe territoriali
di pioggia e temperatura scegliendo il modello ed i parametri più appropriati (si veda:
§3.2 modello di kriging - Semivariogramma Ordinario).
Dalla pioggia media annuale è stata sottratta l’evapotraspirazione, stimata con la
formula pratica ricavata da Turc con l’esame di oltre 250 bacini in diverse zone del
globo. La formula di Turc fornisce direttamente l’evapotraspirazione reale ‘et’ media
annua in mm:
et =
P
0.9 + ( P / L)
2
, L = 300 + 25 x Ta + 0.05 x T a 3
dove :
· et = evapotraspirazione reale media annua (mm) ;
· P = altezza di precipitazione media annua (mm) ;
· Ta = temperatura media annua (° Celsius) .
12
Rapporto primo
Considerato che la stima delle grandezze viene svolta sull’anno idrologico medio, per
quanto riguarda le perdite per infiltrazione si è ritenuto che fosse possibile assumere le
stesse pari a zero, ovvero che stagionalmente l’infiltrazione si bilanci con il deflusso
basale che affluisce nel reticolo idrografico, dando un deficit idrico del suolo pari a
zero.
3.1
Stazioni di monitoraggio utilizzate
Nelle tabelle seguenti sono riportati i sensori esaminati e le medie climatiche annuali
delle grandezze fondamentali, precipitazione meteorica e temperatura: nella Tabella 3 è
riportato l’elenco dei sensori delle province di Perugia e Terni, estratti dalla banca dati
della Regione Umbria; nella Tabella 4 è riportato l’elenco dei sensori delle aree
limitrofe alla regione Umbria e di interesse per completare le condizioni al contorno del
quadro climatico del bacino del Tevere, estratti dalle banche dati della Regione Toscana
e dell’Ufficio Idrografico di Roma.
Nelle tabelle sono riportati i valori medi annuali che definiscono l’anno idrologico
medio di riferimento, per ciascun sensore è indicata inoltre la quota di ubicazione ed il
periodo utile di monitoraggio alla base della costruzione della media; per i sensori che
presentavano diversi anni di interruzione della disponibilità del dato è stato indicato
solo il numero di anni presi in considerazione per il calcolo della media, scelti dando
preferenza agli anni più recenti, compresi nell’ultimo ventennio.
Le osservazioni così ottenute sono state analizzate nella loro distribuzione spaziale
mediante l’algoritmo di Kriging ed è stata realizzata una mappatura raster2 sul bacino
della piovosità media ‘p’ (mm) e della temperatura ‘T’ (°C), da cui sono stati ricavati
l’evapotraspirazione ‘e’ (mm) ed il deflusso meteorico netto ‘q’ (mm) mediante
strumenti di calcolo GIS.
2
il formato <raster> è una rappresentazione di dati distribuiti nello spazio mediante tecniche GIS, basata
sulla divisione dell’area di studio in una griglia che individua delle celle ad ognuna delle quali viene
associato un valore numerico che rappresenta la grandezza di interesse.
13
Rapporto primo
La griglia di calcolo e di rappresentazione dei dati climatici ha una dimensione di
500x500 mt. (area elementare dS= 0.25 km2), ritenuta appropriata a rappresentare la
variabilità delle grandezze alle scala del presente studio.
Tabella 3 - Elenco dei sensori esaminati delle province di Perugia e Terni
Nome della Stazione
quota
z (m slm)
Precipitazione Temperatura
Periodo di
Periodo di
media
media
monitoraggio
monitoraggio
annuale
annuale
delle
delle piogge
P (mm)
T (°C)
temperature
n.d.
1951-1998
Ubicazione
Assisi
424
878
Bastia Umbra
203
894
Bevagna
211
810
Casa Castalda
765
967
11.5
1994-2001
1994-2001
PG
Citta' di Castello
305
841
13.4
1994-2001
1995-2001
PG
Compignano
244
677
13.5
1951-2001
1995-2001
Corbara
n.d.
714
14.7
n.d.
1995-2001
1951-1999
n.d.
880
1951-2001
PG
1963-1999
15.2
PG
TR
Foligno
222
Forca Canapine
1654
Gualdo Tadino
612
1 090
Gubbio
455
1 035
12.9
1951-2001
1998-2001
PG
Isola Polvese 2
258
613
14.3
1994-2001
1994-2001
PG
Monte Cucco
1090
1 286
8.4
1996-2001
1996-2001
PG
Monteleone di Spoleto
937
1 106
Montelovesco
630
828
13.4
1951-2001
1995-2001
PG
Narni Scalo
109
1 004
14.8
1951-2001
1996-2001
TR
Nocera Umbra
535
Norcia
695
Orvieto Scalo
1117
Passignano
270
Petrignano del Lago
n.d.
Piediluco
Ponte Santa Maria a
Ponticelli
San Silvestro sul Marroggia
370
932
12.5
1996-2001
247
743
12.7
13.4
Terni
122
Todi
316
n.d.
4.9
n.d.
1 174
1996-2001
PG
1998-2001
PG
1951-1999
n.d.
PG
6 anni
PG
12.1
1951-2001
1994-2001
PG
11.8
4+3 anni
4 anni
PG
883
13.0
1951-1999
1994-2001
TR
737
14.5
1994-2001
1994-2001
PG
1994-2001
PG
1996-2001
TR
1994-2001
1994-2001
PG
1994-2001
1994-2001
n.d.
n.d.
387
1951-2001
PG
PG
13.7
924
n.d.
n.d.
842
13.9
PG
TR
1951-2001
1999-2001
PG
Villastrada
349
672
13.6
1994-2001
1994-2001 PG
fonte: Regione Umbria , Direzione Politiche Territoriali, Ambiente ed Infrastrutture - Sistema Informativo Ambientale (SIA)
Complessivamente sono stati esaminati 54 stazioni di monitoraggio, 27 ricadenti nel
comprensorio gestito dalla Regione Umbria e 27 ricadenti nelle aree limitrofe delle
regioni Toscana e Lazio e marginalmente Marche, Abruzzo ed Emilia; i punti validi per
il tracciamento della mappa di piovosità sono risultati 43, per la temperatura sono
risultati utili 42 punti di monitoraggio.
I risultati delle analisi svolte sono riportati nelle figure esposte nei paragrafi successivi.
14
Rapporto primo
Tabella 4 - Elenco dei sensori esaminati delle aree limitrofe alla Regione Umbria
Nome della Stazione
quota
z (m slm)
Precipitazione Temperatura
Periodo di
Periodo di
media
media
monitoraggio
monitoraggio
annuale
annuale
delle
delle piogge
P (mm)
T (°C)
temperature
11.5
4 anni
Ubicazione
Abbadia San Salvatore
830
1 259
3 anni
Toscana
Acquapendente
n.d.
911
Lazio
AR,
Toscana
Lazio
Anghiari
320
766
Bolsena
348
Borgorose
720
Case Barboni di Sestino
1000
Cittaducale
450
Le Vigne di Piancastagnaio
450
815
13.1
Leonessa
975
1 441
10.0
M.te Terminillo
1625
1 253
7.0
Massa d'Albe
856
Montecoronaro
800
1 183
Orte scalo
51
930
Ottavo di Arezzo
450
717
13.7
11 anni
11 anni
Pieve S.Stefano
750
917
11.5
1993-2006
10 anni
Posticciola
572
5 anni
Lazio
AR,
Toscana
AR,
Toscana
Lazio
Rieti
402
962
14.5
4 anni
4 anni
Lazio
Roma Macao
55
768
17.3
6 anni
6 anni
Lazio
S.Lorenzo nuovo
n.d.
1 013
San Lorenzo di Cortona
257
662
8 anni
Sella di Corno
990
1 152
n.d.
1995-2001
Lazio
AR,
Toscana
Abruzzo
Subiaco all' Aniene
366
1 081
n.d.
3 anni
Tagliacozzo
775
7 anni
Lazio
Tivoli
238
Trevi nel Lazio
891
n.d.
11.7
3 anni
Lazio
Ussita
744
n.d.
10.4
n.d.
778
n.d.
871
n.d.
11.9
1993-2006
10 anni
12.6
stimata
6 anni
11.7
3 anni
5 anni
11.2
2 anni
2 anni
4 anni
Lazio
AR,
Toscana
Lazio
10 anni
11 anni
SI, Toscana
7 anni
7 anni
Lazio
1996-2002
1996-2002
Lazio
1995-2002
Abruzzo
13.5
n.d.
10.3
9.8
n.d.
n.d.
4 anni
3 anni
5 anni
13.2
n.d.
13.2
n.d.
11.0
914
n.d.
8 anni
7 anni
Lazio
6 anni
2000-2002
Emilia
Lazio
2000-2002
Marche
Viterbo
357
830
15.7
6 anni
7 anni
Lazio
fonte: banca dati del Centro Funzionale Regione Toscana; annali idrologici dell’Ufficio Idrografico e Mareografico di Roma.
3.2
Regressione spaziale dei dati con il modello di kriging
Il modello cosiddetto di kriging3 è un metodo di regressione usato nell'ambito
dell'analisi spaziale (geostatistica) che permette di interpolare una grandezza nello
spazio, minimizzando l’errore quadratico medio.
Conoscendo il valore di una grandezza in alcuni punti nello spazio è possibile
determinare il valore della grandezza in altri punti per i quali non esistono misure. Nel
15
Rapporto primo
modello di kriging questa interpolazione spaziale si basa sull’assunto che la grandezza
in oggetto vari nello spazio con continuità.
Il valore incognito in un punto viene calcolato attraverso una media pesata dei valori
noti in cui i pesi che vengono dati alle misure note dipendono dalla relazione spaziale
tra i valori misurati nell'intorno del punto incognito. Per calcolare i pesi viene costruito
un semivariogramma, che mette in relazione la distanza tra due punti e il valore di
semivarianza tra le misure effettuate in questi due punti. Il semivariogramma espone, in
maniera sia qualitativa che quantitativa, il grado di interdipendenza spaziale dei dati
(autocorrelazione).
A sua volta la semivarianza γ(h) è definita dall’espressione:
dove
· z è il valore di una misura in un particolare punto,
· h è una classe di distanza tra punti di misurazione
· n(h) è pari al conteggio del numero di coppie di osservazioni effettuate alla
distanza h.
Il semivariogramma è scelto tra un articolato gruppo di funzioni matematiche, in modo
da interpolare al meglio la semivarianza dei valori osservati in gruppi di coppie di punti
a determinate distanze e definisce la tipologia di autocorrelazione spaziale della
variabile misurata.
3.2.1 Regressione dati dei pioggia
L’andamento della piovosità è stato ricostruito utilizzando l’algoritmo di kriging con i
parametri caratteristici indicati in Figura 3.
3
Deve il suo nome a Danie Krige, ingegnere minerario sudafricano che sviluppò negli anni ’50 alcuni metodi
empirici per la previsione della distribuzione di minerale nel sottosuolo a partire da campionamenti del terreno.
16
Rapporto primo
L’ellisse di correlazione spaziale è definita da un semiasse principale di 60 km e da una
anisotropia che si sviluppa in direzione 20° N-O, rispetto al Nord geografico,
caratterizzata da un rapporto dei semiassi pari a 2.
Il modello di semivariogramma scelto è quello sferico, con un livello di variabilità
stocastica (nugget1/2) pari a 50 mm; il livello di variabilità spaziale (sill) discende
matematicamente una volta definiti l’estensione dei semiassi dell’ellisse di
autocorrelazione ed il modello di semivariogramma.
Estensione della correlazione
Semiasse maggiore = 120 km
Anisotropia
direzione = 20° N-O
coefficiente= 2
Semivariogramma
Modello : sferico
nugget = 2500 mm2
partial sill= 37967 mm2
sill= 40467 mm2
Figura 3 - parametri dell’algoritmo di kriging per la ricostruzione dell’andamento spaziale
delle Piogge medie annuali (in mm)
3.2.2 Regressione dati di temperatura
L’andamento della temperatura è stato ricostruito utilizzando l’algoritmo di kriging con
i parametri caratteristici indicati in Figura 4.
L’ellisse di correlazione spaziale è definita da un semiasse principale di 80 km e da una
anisotropia che si sviluppa in direzione 10° N-O, rispetto al Nord geografico,
caratterizzata da un rapporto dei semiassi pari a 1.25.
Il modello di semivariogramma scelto è quello sferico, con un livello di variabilità
stocastica (nugget1/2) pari a 0.5°C; il livello di variabilità spaziale (sill) discende
17
Rapporto primo
matematicamente una volta definiti l’estensione dei semiassi dell’ellisse di
autocorrelazione ed il modello di semivariogramma.
Estensione della correlazione
semiasse maggiore = 100 km
Anisotropia
direzione = 10° N-O
coefficiente= 1,25
Semivariogramma
Modello : sferico
nugget = 0,25 °C2
partial sill= 6,3839 °C2
sill= 6,6339 °C2
Figura 4 - parametri dell’algoritmo di kriging per la ricostruzione dell’andamento spaziale
delle Temperature medie annuali (in °C);
3.3
Elaborazione delle medie annuali di pioggia e temperatura
Sulla base della metodologia esposta nei paragrafi precedenti è stata ricostruita la
distribuzione spaziale della precipitazione e della temperatura medie annue.
Per il comprensorio della provincia di Terni si hanno i seguenti valori medi:
pmed =
867
(mm) ;
Tmed =
13.7
(°C) .
I valori estremi si realizzano nella parte montuosa a confine con il complesso del
M.Terminillo, dove si stimano una precipitazione massima di 1180 mm ed una
temperatura minima di 11°C, nella porzione Nord-Ovest della provincia a confine con il
bacino del Nestore, tra Orvieto e Montegabbione, si osserva la precipitazione minima
(pminima = 679 mm), mentre a Sud, nel tratto terminale di Nera e Tevere tra Narni ed Orte
si realizza la temperatura massima (TMASSIMA = 15.4 °C).
18
Rapporto primo
Figura 5 - Distribuzione spaziale della piovosità media annua ‘p’ (mm)
sul comprensorio del bacino del Tevere
19
Rapporto primo
Figura 6 - Distribuzione spaziale della temperatura media annua T (°C)
sul comprensorio del bacino del Tevere
20
Rapporto primo
3.4
Stima dell’evapotraspirazione media
Sulla base della formula di Turc è stimata l’evapotraspirazione media annuale.
Figura 7 - Distribuzione spaziale della evapotraspirazione media annua ‘e’ (mm)
sul comprensorio del bacino del Tevere
21
Rapporto primo
Per il comprensorio della provincia di Terni si ottiene il seguente valore medio
dell’evapotraspirazione reale:
emed = 587 (mm);
ed i seguenti valori estremi, espressi in (mm):
eminima = 520 ;
3.5
eMAX = 652 .
Calcolo del deflusso meteorico netto
In conseguenza della determinazione della piovosità e dell’evapotraspirazione reale,
nell’assunto che stagionalmente l’infiltrazione si bilanci con il deflusso basale che
affluisce nel reticolo idrografico, si calcola il deflusso netto q per differenza delle altre
grandezze:
q (mm) = p – e .
Per il comprensorio della provincia di Terni si ottiene il seguente valore medio del
deflusso meteorico netto:
qmed = 280 (mm);
ed i seguenti valori estremi, espressi in (mm):
qminima = 160 ;
qMAX = 610 .
Il valore medio annuale dell’afflusso meteorico netto, sulla superficie di 2123 km2 del
comprensorio provinciale, espresso in milioni di metri cubi, è pertanto :
DTR
= qmed
x
ATR
= 594 Mm3 .
Il volume complessivo defluito nelle aste, integrato dagli apporti dei bacini esterni al
comprensorio che alimentano il reticolo di Tevere, Nera, Velino, Paglia e dei loro
affluenti, ammonta a quasi 5000 milioni di m3 come si evince dalla stima del deflusso
alla sezione del Tevere in prossimità dell’uscita dal comprensorio Ternano, dopo la
confluenza con il Nera:
D,tot = 4760 Mm3 .
22
Rapporto primo
Figura 8 - Distribuzione spaziale del deflusso meteorico netto ‘q’ (mm)
sul comprensorio del bacino del Tevere
23
Rapporto primo
4
QUANTIFICAZIONE DELL’ENERGIA POTENZIALE DISPONIBILE
L’energia potenziale disponibile in natura, utilizzabile ai fini idroelettrici, è quantificata
mediante gli indici di riferimento descritti nel capitolo 2, i quali, come detto,
costituiscono il limite teorico superiore dell’energia elettrica ricavabile da tali risorse, al
lordo di tutte le perdite presenti nel processo di captazione e trasformazione
dell’energia.
I risultati delle quantificazioni sono riepilogati nella Tabella 5, dove per ogni sezione di
chiusura considerata vengono riportati i valori dei potenziali idroelettrici e delle
grandezze principali che caratterizzano il bacino drenato a monte della sezione (Area
drenata, afflusso meteorico e deflusso cumulato nelle aste, etc…).
4.1
Potenziale Lordo Superficiale
Il Potenziale Lordo di Superficie (PLS) - indicato con il simbolo ‘W’ - è espresso in
GWh e rappresenta l’energia posseduta dall’afflusso meteorico depurato dalle perdite
per infiltrazione profonda e per evapotraspirazione (deflusso superficiale) nel punto di
precipitazione, rispetto al livello del mare.
Il valore ottenuto per le sezioni di chiusura è ottenuto dalla somma dei contributi che
ricadono nella superficie di bacino drenata; risulta di notevole utilità descrivere il
potenziale di superficie attraverso il suo indice specifico, indicato con il simbolo
minuscolo ‘w’ ed espresso in GWh/km2, che descrive la quantità di energia potenziale
posseduta per unità di superficie.
Quest’ultimo indice è calcolato direttamente dai dati climatici distribuiti sul territorio ed
è rappresentato in Figura 9 e nella mappa di Tavola 2.
I valori più alti del potenziale specifico si osservano nelle aree montuose, dove si
concentrano le piogge più intense, l’evapotraspirazione minore, e l’altimetria più
favorevole. Relativamente alle zone di interesse della provincia di Terni, il potenziale
specifico ‘w’ raggiunge i valori massimi (superando il valore di
2 GWh/km2) in
corrispondenza delle catene dei Sibillini, afferenti attraverso il reticolo del Nera nel
24
Rapporto primo
territorio ternano ed in corrispondenza del complesso del Monte Terminillo afferente al
medesimo reticolo del Nera attraverso il Fiume Velino.
Figura 9 - Distribuzione spaziale del Potenziale Lordo specifico di Superficie ‘w’ (GWh/km2)
sul comprensorio del bacino del Tevere
25
Rapporto primo
Il PLS complessivo alle sezioni di chiusura di confluenza delle aste principali dei fiumi
Nera, Velino e Paglia è quantificato in:
WNera =
6141
GWh , Nera alla confluenza con il Tevere;
WVelino =
3490
GWh , Velino alla confluenza con il Nera;
WPaglia =
494
GWh , Paglia alla confluenza con il Tevere.
Alla sezione di chiusura del Tevere, dopo la confluenza del Tevere con il Fiume Nera, il
PLS è quantificato in:
WTevere =
9289
GWh .
Per i dati di dettaglio si veda la Tabella 5.
4.2
Potenziale Lordo d’Asta e di Bacino
Il Potenziale Lordo d’Asta (PLA) - indicato con i simboli ‘Pm’ e ‘Pa’ a seconda se
riferito rispettivamente al livello del mare o alla sezione di chiusura dell’asta - è
espresso in GWh e rappresenta l’energia posseduta dal deflusso in una data sezione del
reticolo idrografico, rispetto al livello del mare o in alternativa rispetto alle quote delle
sezioni della rete.
Il PLA cumulato è stato calcolato per le sezioni di chiusura riportate in Tabella 5; per le
sezioni di confluenza delle aste principali dei fiumi Nera, Velino e Paglia è quantificato
in:
Pm,Nera =
3968
Pa,Nera =
Pm,Velino =
2351
Pa,Velino = 1611 GWh, Velino alla confluenza con il Nera;
Pm,Paglia =
313
Pa,Paglia =
3688 GWh, Nera alla confluenza con il Tevere;
206 GWh, Paglia alla confluenza con il Tevere.
Alla sezione di chiusura del Tevere, dopo la confluenza del Tevere con il Fiume Nera, il
PLS è quantificato in:
Pm,Tevere =
5869
Pm,Tevere = 5508 GWh .
26
Rapporto primo
Tabella 5 – Quantificazione dell’energia potenziale disponibile e delle grandezze idrologiche
caratteristiche nelle sezioni di chiusura del reticolo idrografico della provincia di Terni.
CN
coef.
perm
H,med
[m slm]
hx,min
[m slm]
p
[mm]
ψ
[−]
133
100
36
85
81
85
23.1
11.7
13.5
448
444
462
200
196
245
896
699
731
0.32
0.24
0.26
38
17
7
47
20
9
34
15
7
13
6
2
5 986
85
15.5
458
145
860
0.34
1 744
2 411
1 507
1 021
6 148
85
15.5
455
102
858
0.34
1 780
2 445
1 519
1 227
293
328
107
84
84
85
12.4
13.8
16.6
555
539
514
270
268
271
971
965
917
0.40
0.40
0.36
114
126
35
178
191
50
128
137
38
44
45
12
Paglia alle fonti di Tiberio
590
84
14.8
510
162
939
0.38
211
302
204
105
XE__250-040m
XE__250-040
XE__250-050
XE__250-060-10
XE__250-060-20
XE__250-060-27
XE__250-060-30
T.Rivarcale
Paglia a M.te Rubiaglio
Paglia a Orvieto
Chiani a Fabro scalo
Chiani a p.Torina
Chiani Orvieto
Chiani alla conf. Paglia
48
638
803
257
365
425
450
84
84
85
85
84
84
84
16.0
15.1
15.4
17.8
17.0
16.9
16.9
375
500
473
400
413
408
405
160
147
120
241
195
149
114
833
931
908
805
782
781
781
0.33
0.38
0.37
0.32
0.30
0.30
0.30
13
225
268
65
86
99
105
14
316
359
74
99
112
118
10
213
229
57
69
76
78
4
118
136
14
24
35
45
XE__250-065
Paglia dopo conf. Chiani
1 276
84
15.8
447
114
862
0.35
380
483
309
186
XE__250-999
Paglia alla conf. Tevere
1 329
84
15.9
441
95
859
0.34
392
494
313
206
XE__255
Tevere dopo conf. Paglia
7 480
85
15.6
453
95
858
0.34
2 172
2 939
1 831
1 471
XE__265
XE__280
XE__285
Tevere ad Alviano
Tevere al Pisciarello
Tevere a Attigliano
Rio Grande a Penna
Teverina
Rio Grande alla conf.
Tevere
Tevere a S.Michele
Arcangelo
Tevere a Orte , monte
conf. Nera
Nera a M.te Galloro
Nera a Ferentillo
Nera a Torre Orsina
Nera alle Marmore , alla
conf. Velino
Velino dopo conf. Rio
Rapelle
7 644
7 818
8 035
85
85
85
15.6
15.7
15.8
450
446
443
74
67
61
857
856
855
0.34
0.34
0.33
2 211
2 252
2 302
2 972
3 006
3 050
1 840
1 848
1 857
1 596
1 639
1 676
179
84
18.1
423
99
875
0.31
48
55
34
21
13
84
18.1
146
52
13078
0.31
52
57
35
28
8 359
85
16.0
439
52
856
0.33
2 386
3 129
1 897
1 762
8 461
85
16.0
437
49
856
0.33
2 413
3 148
1 901
1 781
1 175
1 343
1 439
82
82
82
23.9
24.0
24.1
1077
1046
1025
344
250
225
1173
1161
1154
0.54
0.53
0.52
740
822
868
2 203
2 390
2 487
1 434
1 500
1 529
740
940
997
1 454
82
24.1
1019
200
1152
0.52
873
2 492
1 532
1 057
317
81
20.0
1116
481
1221
0.59
227
695
494
197
Codice sezione
Asta del Tevere
XE__230-010
XE__200-050min
XE__200-060min
XE__250-020
XE__250-030r
XE__250-030m
Naja a Selvarelle
T.Fersinone
T.Faena
Tevere a Todi, dopo conf.
Naja
Tevere a Corbara , monte
conf. Paglia
Paglia al T. Elvella
Paglia allo Stridolone
T.Stridolone
XE__250-040r
XE__231
XE__240
XE__300m
XE__300
XE__300
XE__310
XE__320-050
XE__320-060
XE__320-065
XE__320-070
XE__320-080-20
Ab
[kmq]
D
[Mm3]
W
[Gwh]
Pm
[Gwh]
Pa
[Gwh]
XE__320-080-30
Velino alla conf. F.Salto
407
81
20.4
1038
399
1217
0.58
286
819
565
254
XE__320-080-40-99
Salto alla conf. Velino
907
83
22.7
1021
399
1137
0.50
521
1 461
1 007
441
XE__320-080-50
Velino alla conf. F.Turano
1 414
83
22.1
1010
380
1161
0.53
864
2 419
1 633
725
XE__320-080-60-99
Turano alla conf. Velino
700
81
21.6
902
380
1073
0.44
333
838
582
237
2 223
82
22.0
959
375
1130
0.50
1 253
3 368
2 272
976
2 282
74
2 368
82
82
82
22.0
24.6
22.1
951
757
943
374
374
200
1126
1056
1123
0.50
0.45
0.49
1 273
35
1 313
3 404
80
3 490
2 293
55
2 351
980
18
1 611
3 822
82
22.9
972
200
1134
0.50
2 185
5 983
3 883
2 668
95
84
22.4
542
136
943
0.36
33
49
30
18
4 052
82
22.8
942
105
1123
0.50
2 263
6 077
3 932
3 262
28
87
13.7
262
145
939
0.33
9
6
5
1
4 138
82
22.5
927
95
1120
0.49
2 291
6 093
3 942
3 325
68
96
4 311
84
84
83
19.2
19.2
22.3
446
396
902
150
75
47
968
971
1113
0.35
0.34
0.49
23
32
2 347
27
34
6 141
19
21
3 968
9
15
3 643
XE__320-100-10
XE__320-100-99
XE__320-999
Velino alla Riserva
Naturale laghi Reatini
Velino a Mezzelvetta
Fosso di Labro
Velino alla conf. Nera
Nera a Terni dopo conf.
Velino
T.Tescino
Nera a Maratta - confine
comunale
T.Caldaro a Sangemini
Nera a Narni, dopo conf.
Caldaro
T.L'Aia a Molinaccio
T.L'Aia conf. Nera
Nera alla conf. Tevere
XE__321
Tevere dopo conf. Nera
12 772
84
18.1
594
45
943
0.40
4 760
9 289
5 868
5 463
XE__327
Tevere a Magliano Sabina
(Borghetto)
12 886
84
18.1
591
39
942
0.39
4 789
9 309
5 872
5 541
XE__320-080-66
XE__320-080-67
XE__320-080-69
XE__320-080-99
XE__320-081
XE__320-085d
XE__320-085
XE__320-090m
XE__320-090
27
Rapporto primo
4.3
Suddivisione del comprensorio provinciale in ‘Distretti idroelettrici’
Il territorio amministrato dalla provincia di Terni è stato suddiviso in distretti, sulla base
della struttura gerarchica del reticolo idrografico, individuando porzioni di territorio
dalle caratteristiche unitarie ai fini delle analisi condotte in questo studio.
L’individuazione e la denominazione di queste aree risulterà particolarmente utile nelle
successive fasi di approfondimento, nel censimento e nella catalogazione delle centrali
idroelettriche esistenti, e nelle fasi successive di pianificazione.
4.3.1 Definizione dei Distretti
Sono stati definiti sette distretti, come di seguito elencati:
ƒ
Distretto n. I (Velino) : comprensorio provinciale del F.Velino;
ƒ
Distretto n. II (Nera Alto) : comprensorio provinciale del F.Nera a monte della
confluenza del Velino presso la cascata delle Marmore;
ƒ
Distretto n. VIII (Naja) : comprensorio provinciale del F.Naja;
ƒ
Distretto n. III (Nera Basso) : F.Nera dalla confluenza del Velino fino alla
confluenza con il F.Tevere;
ƒ
Distretto n. IV (Paglia) : comprensorio provinciale del F.Paglia;
ƒ
Distretto n. V (Tevere Alto) : comprensorio provinciale del F.Tevere a monte
del lago di Corbara;
ƒ
Distretto n. VI (Tevere Medio 1, a monte del F.Nera) : comprensorio
provinciale del F.Tevere tra la confluenza del Paglia presso Corbara e la
confluenza del Nera presso Orte;
ƒ
Distretto n. VII (Tevere Medio 2, al confine provinciale) : comprensorio
provinciale del F.Tevere dopo Orte, fino al confine di provincia;
ƒ
Distretto n. IX (Affluenti minori del Tevere Alto) : comprensorio provinciale
del Fersinone e del Faena fino al confine di provincia.
Per ciascun distretto restano definiti i potenziali ‘classici’,
riferiti alle opportune
sezioni d’asta. E’ stato inoltre calcolato il Potenziale Lordo di Bacino (PLB), che
rappresenta la stima dell’energia complessivamente posseduta dal deflusso all’interno
del Distretto, ivi utilizzabile localmente per la produzione idroelettrica; in Figura 10
sono rappresentati i confini dei distretti e la misura del Potenziale Lordo di Bacino.
28
Rapporto primo
Figura 10 – Suddivisione della provincia di Terni in Distretti idroelettrici
4.3.2 Quantificazione dell’energia disponibile
L’energia complessivamente disponibile in natura nel comprensorio di Terni, stimata
secondo gli indici classici, è riepilogata nella tabella seguente.
Tabella 6 – Energia disponibile nei distretti del comprensorio Ternano secondo gli indici classici di
quantificazione del potenziale idroelettrico (PLS, PLA)
DISTRETTO
PLS - W
(GWh)
PLA - Pm
(GWh)
PLA - Pa
(GWh)
#
Nome
Potenziale Lordo
di Superficie
Potenziale Lordo
d’Asta rif.liv.mare
Potenziale Lordo
d’Asta rif.sez.asta
I
Velino
3490
2351
1611
II
Nera Alto
2492
1532
997
III
Nera Basso
6141
3968
3688
IV
Paglia
494
313
206
V
Tevere Alto
2445
1519
1227
VI
Tevere Medio 1°
3148
1901
1781
VII
Tevere Medio 2°
9289
5869
5508
47
34
13
38
22
8
VIII Naja Alto
IX
Affluenti Tevere Alto
29
Rapporto primo
Le quantificazioni dell’energia disponibile attraverso gli indici classici rappresentano,
come detto, dei limiti superiori teorici dell’energia tecnicamente ed economicamente
utilizzabile ai fini della produzione di energia idroelettrica. I valori di letteratura
disponibili per il comparto Umbria-Lazio stimano il potenziale tecnicamente utilizzabile
in misura percentuale del 39% rispetto al potenziale d’asta ‘Pa’ riferito alla quota della
sezione di chiusura dell’asta; indice che risulta essere di più immediato confronto con
l’energia tecnicamente utilizzabile rispetto al potenziale di superficie.
Il potenziale d’asta che comprende tutto il comprensorio di Terni è quello stimato per il
distretto del Tevere Medio 2°, pari a 5508 GWh: in base a tale stima, secondo le
indicazioni di letteratura, l’energia tecnicamente utilizzabile ammonterebbe a 2148
GWh, corrispondente al 39% del potenziale d’asta.
Nel presente studio è stato definito un altro indice di quantificazione dell’energia
disponibile in natura, il potenziale Lordo di Bacino ‘PLB’, che si ritiene di ancor
maggiore rappresentatività per il potenziale effettivamente utilizzabile localmente
all’interno di un distretto; i valori ottenuti sono riportati nella Tabella 7, mentre nella
Tabella 8 i valori complessivi degli indici di riferimento sono stati messi a confronto tra
loro.
Tabella 7 – Energia disponibile nei distretti del comprensorio Ternano: Potenziale Lordo
di Bacino ‘PLB’; area del distretto ‘S’ e quota ‘hb’ della sezione di chiusura.
DISTRETTI PROV.TERNI
Potenziale
Lordo di Bacino
PLB
(GWh)
PLB
specifico
(GWh/km2)
S
(km2)
hb
(m slm)
I
Velino
641
12.48
51
200
II
Nera Alto
218
1.73
126
200
III
Nera Basso
494
1.12
442
48
IV
Paglia
205
0.36
565
96
V
Tevere Alto
230
1.84
125
102
VI
Tevere Medio 1
375
0.91
412
50
VII
Tevere Medio 2
102
0.97
105
46
42
0.38
110
200
38
0.23
168
221
2 345
(GWh /anno)
VIII Naja Alto
IX
Affluenti Tev.Alto
TOT.PLB :
30
Rapporto primo
L’energia complessivamente disponibile localmente nel comprensorio di Terni, stimata
secondo tale indice, è quindi quantificata mediamente in 2345 GWh annui: tale valore
risulta assai prossimo alla stima dell’energia tecnicamente utilizzabile espressa in
precedenza, con un rapporto percentuale di quest’ultima rispetto al potenziale di bacino
pari al 92%.
Tabella 8 – Energia potenziale idroelettrica: rapporti reciproci tra gli indici di potenziale
idroelettrico per il comprensorio della Provincia di Terni
Compresorio
di Terni
Comparto
UmbriaLazio
Totale
nazionale
POTENZIALE LORDO DI SUPERFICIE
9.29
15.11
341
POTENZIALE LORDO D’ASTA
5.51
8.93
227
POTENZIALE LORDO DI BACINO
2.35
n.c.
n.c.
3.44
65
Energia potenziale
(Valori in TWh)
(4)
POTENZIALE TECNICAMENTE UTILIZZABILE
2.15
Rapporto tra il potenziale d’asta ed il
potenziale superficiale (PLA/PLS)
0.59
0.59
0.67
Rapporto tra il potenziale d’asta ed il
potenziale di bacino (PLA/PLB)
2.35
n.c.
n.c.
Rapporto tra il potenziale tecnicamente
utilizzabile ed il potenziale d’asta
(PTU/PLA)
0.39
0.39
0.28
n.c.
n.c.
Rapporto tra il potenziale tecnicamente
utilizzabile ed il potenziale di bacino
(PTU/PLB)
(5)
0.92
4
La stima del potenziale tecnicamente utilizzabile è meramente indicativa e provvisoria, in quanto basata
sul solo dato di letteratura disponibile per il comparto Umbria-Lazio, indicato dallo studio CEE del 1975.
5
Il rapporto tra potenziale tecnicamente utilizzabile e PLB è indicativo e provvisorio.
31
Rapporto primo
5
PRODUZIONE ATTUALE DI ENERGIA IDROELETTRICA
Gran parte delle installazione idroelettriche nel territorio di Terni fanno parte del
complesso degli impianti Endesa Italia SpA denominato ‘Nucleo di Terni’, il quale
comprende, oltre agli impianti ricadenti direttamente all’interno dei confini
amministrativi, anche altri impianti collocati tra Umbria, Lazio e Marche, nei bacini
idrografici dei fiumi: Tevere, Nera e Velino.
Tutto il nucleo produttivo è composto (fonte: Endesa Italia 2005, Figura 11) da 20
centrali di produzione di cui:
-
n.6 a bacino,
-
n.2 a serbatoio,
-
n.11 ad acqua fluente,
-
n.2 centrali di pompaggio.
Figura 11 – Ubicazione degli impianti del Nucleo Endesa di Terni
32
Rapporto primo
Il periodo di costruzione degli impianti va dal 1926 al 1995, ma la maggioranza risale a
prima degli anni ’70; in totale Endesa gestisce 38 unità produttive per una potenza
complessiva di 530 MW.
Tabella 9 – Potenza delle installazioni idroelettriche del Nucleo Terni di Endesa Italia Spa
Bacino
Alto
Velino
Alto
Nera
NeraVelino
Nera
Tevere
Stabilimento
Data
Unità
Potenza
MW
Sigillo
1955
1
5.0
Cotilia
1946/1951
4
52.5
Visso
1933
3
0.22
Preci
1928/1946
2
10
Triponzo
1960
1
6.4
Ponte Sargano
1971
2
3
Galletto M.S. Angelo
1926/1945
7
216.5
Cervino
1949/1994
2
0.64
Sersimone
1989
1
0.6
Monte Argento
1950
3
64
Narni
1958
2
40
Nera Montoro
1911/1995
4
30.9
Altolina
1898/1951
2
2.4
Baschi
1963
2
86
Alviano
1964
2
12
38
530.16 MW
TOTALE :
Pompaggio Ripa Sottile
1940
3
1.7
Pompaggio Borgo Cerreto
1930
2
1.8
La produzione netta del 2005 è stata di 1490 GWh6.
Rispetto al valore del potenziale d’asta disponibile, stimato in 5510 GWh, la produzione
si colloca al 27% circa della potenzialità disponibile in natura per il bacino.
6
Fonte: Endesa Italia Spa
33
Rapporto primo
6
CONCLUSIONI
Lo studio realizzato ed esposto nel presente rapporto ha portato alla identificazione dei
fondamenti teorici di riferimento e alla quantificazione delle grandezze climatiche
coinvolte e degli indici descrittivi del potenziale idroelettrico; il quadro conoscitivo fin
qui definito ha permesso di quantificare il deflusso superficiale e l’energia disponibile
in natura ad esso riconducibile.
Da una prima analisi dei dati disponibili sulla produzione idroelettrica si può stimare un
utilizzo attuale che si attesta sul 27% dell’energia disponibile in natura, presentando
quindi notevoli margini di miglioramento.
Il lavoro di approfondimento del quadro conoscitivo dovrà ora proseguire in due
direzioni: la prima vedrà l’approfondimento della conoscenza degli impianti
idroelettrici presenti nel territorio, censendo puntualmente le installazioni; la seconda
porterà ad un aggiornamento su base scientifica delle stime sul potenziale tecnicamente
utilizzabile.
In particolare il potenziale tecnicamente utilizzabile verrà rivalutato sulla base del
miglioramento, legato all’evoluzione tecnologica, dei rendimenti nel processo di
trasformazione dell’energia elettrica; verranno inoltre stabiliti limiti di utilizzo
compatibili con la sostenibilità ambientale e livelli di disponibilità stagionale della
risorsa, attraverso l’esame delle curve di durata e dei minimi di deflusso vitale
disponibili per le aste.
34