INTEGRAZIONE AMBIENTALE
EUROPEAN
SMALL HYDROPOWER
ASSOCIATION
INTEGRAZIONE
AMBIENTALE DEI
PICCOLI IMPIANTI
IDROELETTRICI
with support from
INDICE
3
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
6
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
2
6
7
9
10
11
13
14
ALCUNI ESEMPI DI INTEGRAZIONE AMBIENTALE
DI PICCOLI IMPIANTI IDROELETTRICI
15
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.
3
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)
5
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:
8
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
Q
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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
���
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.
9
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.
12
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
13
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
14
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.
15
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
2
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
16
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
17
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
18
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
19
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.
KLEINWASSERKRAFT ÖSTERREICH
Museumstrasse, 5
1070 Wien- Austria
T: +43 (0)1 522 07 66
F: +43 (0)1 526 36 09
E: offi[email protected]
Il nostro nu
d’Arlon
63-65
1040 Bru
ssels
Belgium
è
006
STUDIO FROSIO
STUDIO FROSIO
Studio Associato di Ingegneria
Via P. F. Calvi, 9 - 25125 Brescia - Italy
T: +39 030 3702371 - F: +39 030 396143
E: [email protected]
indirizzo d
ovRo ue
gennaio 2
al 1
EUROPEAN SMALL HYDROPOWER ASSOCIATION
Renewable Energy House
26, Rue du Trône - B-1000 Brussels - Belgium
T: +32 2 546 1945 - F: +32 2 546 1947
E: [email protected] - I: www.esha.be