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SMALL HYDRO RUOLO E POTENZIALITA’

Milano, 23 maggio 2018

MACCHINE ED IMPIANTI SMALL HYDRO ALLA LUCE DELLE ESPERIENZE NAZIONALI ED INTERNAZIONALI

G. Cavagnolo – F. Podio Enel Green Power

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Associazione Termotecnica ItalianaSezione Lombardia e Sezione Veneto Trentino

ConvegnoSMALL HYDRO RUOLO E POTENZIALITA’

23 MAGGIO 2018, MILANO



Enel Green Power Highlights(WWW.ENELGREENPOWER.COM)

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CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUI

Esperienza in ENEL

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Particolari tipologie di turbina per Mini – Small Hydro

HPP Revamping – Utilizzo di generatori a magneti permanenti

Riflessioni e considerazioni


Milano, 23 maggio 2018 4

CENTRALINE RECUPERO SALTO E DMV

Esperienza in ENEL

Enel negli ultimi anni ha portato avanti un programma di impianti di piccola

taglia; le principali motivazioni sono:

recuperare parte dell’energia persa in conseguenza dei rilasci per

Deflussi Minimi Vitali (DMV) o Deflussi Ecologici imposti dalla legge;

recuperare l’energia di parte del salto non sfruttata all’interno di

concessioni esistenti (RS)

Motivazioni che hanno portato alla realizzazione di questi impianti



Esperienza in ENEL


Scelte delle soluzioni con particolare riguardo alle tipologie dei gruppi

Data la dimensione in

genere piccola di questi

impianti sono state fatte

delle analisi per vedere se

era possibile utilizzare

macchine standardizzate di

alcuni costruttori.

A fianco (esempio) di

individuazione delle

tipologie e dei costruttori

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Esperienza in ENEL


Per i DMV (Deflusso Minimo Vitale): La priorità da considerare nel progetto è il rilascio della portata in alveo (essa viene prima della generazione)

Ricerca di soluzioni con by-pass di gruppo sicure

Per gli impianti RS (Recupero Salto):La priorità da considerare è evitare interferenze con gli impianti principali in modo da non creare mancata produzione all’impianto principale (il danno sarebbe maggiore del guadagno)

Ricerca di soluzioni che garantiscano il funzionamento dell’impianto principale anche in caso di guasto all’impianto RS

Collocazione temporale opportuna degli interventi di realizzazione

Problematiche legate alla realizzazione di questi impianti

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Esempio di possibili realizzazioni con miniturbine commerciali della IREM della serie Ecowatt - Potenza massima circa 100 kW

IMPIANTI: Villa Collemandina – Isola Santa – Gramolazzo

Esperienza in ENEL

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CENTRALINE MINI-IDRO RECUPERO DMV

Esperienza in ENEL

Esempi di impianti realizzati: Tipologia Banki (IREM)

DMV della diga di Villa CollemandinaPotenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

21.4 21.9 0.1

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CENTRALINE MINI-IDRO RECUPERO DMV

Tipologia VLH (Very Low Head della ditta STE - MJ2)

Esperienza in ENEL

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Esempi di impianti realizzati: Traversa di ALA (2013)

DMV traversa dell’impianto di ALA (HDE)Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

400 3,39 15,2

Esperienza in ENEL

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Esperienza in ENEL

Tipologia: Gruppi Francis compatti verticali o orizzontali

DMV di: Pontesei (V) – S. Caterina (V) – Ghirlo (V) – Mis (V) – Pieve di Cadore (O)

– Stramentizzo (V) – Fiastra (V) – Talvacchia (V)

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CENTRALINE RECUPERO SALTO E DMVEsperienza in ENEL

Esempi di impianti realizzati: Pontesei (2014)

DMV della diga di Pontesei (Voith)

Dissipatore per

DMV passivo

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

390 53.8 0,81

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Esperienza in ENEL

Esempi di impianti realizzati: Santa Caterina (2014)

DMV della diga di Santa Caterina (Voith)

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

321 38,8 0,92

Dissipatore per

DMV passivo

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Esempi di impianti realizzati: Ghirlo (2014)

DMV della diga del Ghirlo (Voith)Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

184 12.75 1,6

Dissipatore per

DMV passivo

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Esempi di impianti realizzati: Talvacchia (2014)

DMV della diga di Talvacchia (Elettromeccanica Adriatica)Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

176 69,2 0,3

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Esperienza in ENEL

Esempi di impianti realizzati: Pieve di Cadore (2013)

DMV della diga di Pieve di Cadore (Andritz)Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

1900 105 1,99

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Esempi di impianti : Tagliuno (Zeco)

Ottimizzazione produzione

Esempio

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

977 8.86 12

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Esperienza in ENEL

Esempi di impianti realizzati: Soverzene

DMV della traversa di Soverzene (Zeco)

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

504 8,53 7

18



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CENTRALINE RECUPERO SALTO E DMV Esperienza in ENEL

Esempi di impianti realizzati: Centralina Michele Tessore (2017)

Riattivazione impianto esistente – Turbina Banki (IREM)Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

50 10 0,9



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Esempi di impianti realizzati: DMV Mignano (VI)

Turbina Kaplan in camera libera - ZecoPotenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

190 4,6 4,7



21


Esempi di impianti realizzati: DMV San Giovanni Bianco (BG)

Turbina Kaplan

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

90 4,8 1,9



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Esempi di impianti in progetto: Basso Piova 2 (TO)

Impianto su derivazione irrigua– Turbina PeltonPotenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

45 77,5 0,06



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Esempi di impianti in progetto: Ricadi (VV)

Riattivazione impianto esistente – Turbina PeltonPotenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

100 60 0,2



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Esempi di impianti in progetto: Lauria (PZ)

Riattivazione impianto esistente – Turbina Banki (Ossberger)

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

190 60 0,5




Esempi di impianti : Fonderia (2012)

RS - Fonderia (Ritz-Atro)Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

80 2.2 3.8

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Esempi di impianti in progetto: Bordogna 0

RS alla presa di Bordogna

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

1070 10,5 12

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Esperienza in ENEL

Esempi di impianti IN PROGETTO: Isola Serafini

DMV alla traversa di Isola Serafini

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

2x3900 8.65 50

Il più grande impianto (~ 8 MW) per DMV in ITALIA !!!

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CENTRALINE RECUPERO SALTO E DMVEsperienza ENEL all’estero

Esempio di impianto in costruzione: Huampani HER (Perù)

Recupero salto nel canale di scarico della centrale esistente di HuampaniPotenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

700 4,5 18

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CENTRALINE RECUPERO SALTO E DMVEsperienza ENEL all’estero

Esempio di impianto in costruzione: Huampani HER (Perù)

Turbine Streamdiver (Voith)Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

700 4,50 18

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Esperienza in ENEL

Nel campo del Mini Hydro negli ultimi anni sono state proposte dal mercato

molte soluzioni e questo è proprio in linea con lo spirito di recuperare i salti

“residui” o realizzare centraline per utilizzo dei rilasci DMV o Deflussi Ecologici.

In particolare la spinta per poter avere impianti meno costosi è stata anche

indirizzata verso soluzioni con minore necessità di opere civili.

Es. Soluzioni VLH – Hydromatrix – Turbinator etc..

Particolarità

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CENTRALINE RECUPERO SALTO E DMVParticolari tipologie di turbina

Turbine “In linea” da installare su tubazioni:

in genere Propeller con generatore a magneti permanenti

es. CLEANPOWER

Turbinator

es. KAWASAKI

Ring power

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Turbine “In linea” da installare su tubazioni:

in genere Propeller ma anche Kaplan con possibili soluzioni “in SERIE”

es. VOITH

Micro tubular turbine MTTG

Anche a pale ruota mobili

es. TOSHIBA

E-Kids

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Particolari tipologie di turbina

Turbine Bulbo non tradizionali

es. FELLA

Dive turbine -

es. HSI

Mobile Kaplan Bulb

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Turbine Bulbo non tradizionali da disporre a file od a matrice

es. ANDRITZ

Hydromatrix-

Straflomatrix

es. VOITH

Streamdiver

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Altre soluzioni ….

es. NATALENERGY

SLH

es. BONCIANI

Ruote idrauliche su canali

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Mini hydro – SHPP Revamp – Generatori a magneti permanenti

Esempi di impianti : Tagliuno Gr. 1 (2016)

Tagliuno – ottimizzazione produzione

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

977 8.86 12

Tipologia Kaplan V. con generatore PMG immerso in acqua - ZECO



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Esempi di impianti realizzati: Tagliuno Gr. 1 (2016) - (ZECO)

Tipologia Kaplan compatta con generatore PMG in vasca

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

977 8.86 12



38


Esempi di impianti realizzati: Traversa di ALA (2013) [HDE]

N° 2 gruppi per recupero energia dal rilascio del DMV sulla Traversa

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

400 3,39 15,2

Tipologia VLH ordine a STE (Very Low Head della ditta MJ2)



39


Esempi di impianti realizzati: DMV PANPERDUTO (2015) [EGPV]

N° 2 gruppi Zeco

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

574 4,72 14,5

Kaplan con generatore PMG immerso in acqua

Impianto

vista presa

Impianto in

fregio al

canale



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Esempi di impianti realizzati: TURBIGO II (2007) (HE Hydroenergi)

Soluzione tradizionale per confronto con soluzione di PANPERDUTO

Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

608 4.9 13.3

Tipologia Kaplan verticale con generatori tradizionali all’aperto



41

Mini hydro – HPP Revamp – Generatori a magneti permanenti

Esempi di impianti realizzati: PONTEFIUME (2016) [ANDRITZ]Potenza

(kW)

Salto

(m)

Portata

(m3/s)

4910 16 33

Tipologia Kaplan con generatori PMG immersi in vasca (EcoBulb ANDRITZ)



42

Mini hydro – SHPP Revamp – Generatori a magneti permanentiRENDIMENTI DEI GENERATORI

Confronto tra soluzioni predisposto da un

fornitore per un generatore da 1 MW

Rendimenti generatori da gare ENEL




RIFLESSIONI E CONSIDERAZIONI

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Nuovi tipi di turbine volumetriche

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Riflessioni e Considerazioni

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Nell’ambito del percorso di crescita delle rinnovabili la presenza degli impianti small

hydro va considerata in modo razionale, alla luce degli aspetti positivi e negativi:

- Elevata pressione sulle tariffe e quindi sui costi per confronto con le tecnologie

rinnovabili concorrenti;

- Ricerca continua su tecnologie elettromeccaniche aggiornate e tali da consentire

interventi contenuti sulle opere civili con riduzione costi e semplicità operativa;

- Attenzione sempre più elevata alla sostenibilità ambientale ed all’uso condiviso della

risorsa.




Riflessioni e Considerazioni Layout Mis

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CENTRALINE DMV O SALTI RESIDUI

Riflessioni e Considerazioni Layout S.Caterina

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Riflessioni e Considerazioni Layout Pontesei

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49





50





51





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Riflessioni e considerazioni

DMV MIS - Attivo

DMV MIS -Passivo

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CENTRALINE RECUPERO DMV O SALTI RESIDUIRiflessioni e considerazioni

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US Department of EnergyEnergy Efficiency & Renewable Energy

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Integrated Hydropower and Storage Systems Operation for Enhanced Grid Services

The Challenge: Constructing a new, large hydropower plant is a challenging proposition with multiple dimensions. Additionally, a significant (~65 GW) untapped, small head, hydro resource exists in the US. Grand challenge of emulating the behavior of a large hydropower plant by combining and cohesively controlling multiple, small Run Of River - HPP with energy storage.

US DoE Feb 2017


Fornitura di servizi di rete da SHPP e Storage

Possibilità di sviluppi ulteriori in Italia ed all’estero

Cultura del miglioramento continuo

Utilizzi innovativi ad es.:




Esperienza in ENEL

GRAZIE PER L’ATTENZIONE!

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