Applicazioni idroelettriche su salti bassi e variabili

Sfruttamenti idroelettrici su bassi salti
Giovedì 8 Maggio 2014, Bolzano
Applicazioni idroelettriche su salti bassi
e variabili
Ing. Alberto Santolin - Tamanini Hydro S.r.l. - Italy
Applicazioni idroelettriche su salti bassi e
variabili
• Tamanini Hydro impianti idroelettrici da oltre 50 anni
• Range di applicazione delle turbine a basso salto
• Prerogative delle macchine a basso salto
• Tipologia di turbine per applicazioni a basso salto
• Recuperi energetici con l’idroelettrico
Applicazioni idroelettriche su salti bassi e variabili – Ing. Alberto Santolin - Tamanini Hydro S.r.l.
Tamanini Hydro impianti idroelettrici da oltre 50 anni
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Storia dell’azienda
Prototipo di turbina Kaplan, 1958
Microimpianto idroelettrico, 1962
Impianto idroelettrico di Vermiglio (TN),
1965
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Profilo dell’azienda
•
Opere elettromeccaniche
•
Progetti chiavi in mano
•
Water to wire
•
Turbine e impianti da 50 kW – 3 MW di potenza
•
Più di 200 impianti idroelettrici installati
•
Impianti idroelettrici ad acqua fluente
•
Impianti idroelettrici su acquedotti potabili e irrigui
•
Recuperi energetici con turbine idrauliche
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Profilo dell’azienda
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Ricerca e sviluppo
Progetti di ricerca
•
Meccanica e materiali
•
Fluido dinamica avanzata
•
Applicazione di criteri di ottimizzazione
•
Flessibilità
•
Costi
Mesh di turbina Kaplan radiale per CFD
Fronte di Pareto su geometrie complesse di turbina Francis
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Range di applicazione delle turbine a basso salto
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Range di applicazione delle turbine a basso salto
Salto :
circa 1.5 - 30m
Portata:
Kaplan Turbines
circa 0.3 - 100m3/s
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Range di applicazione delle turbine a basso salto
micro hydro
Salto :
circa 1.5 - 20m
Portata:
circa 0.1 - 20m3/s
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Dati di progetto - portata
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Dati di progetto - salto
H netto
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Dati di progetto - salto
SALTO NETTO: è molto importante tenere conto della variazione di salto
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Dati di progetto
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Dati di progetto
H (m)
Curve caratteristiche di caduta e rendimento della macchina
25
 = 27.85°
 = 36.2°
 = 30.36°  = 32.86°
apertura
apertura
apertura
apertura
apertura
S i 6
 = 40.38°
 idr
1
125%
nominale
80%
65%
50%
0.9
20
0.8
0.7
15
0.6
0.5
10
0.4
0.3
5
0.2
0.1
0
0
4
P m (kW)
6
8
10
12
Qv (m 3/s)
14
Curve caratteristiche di potenza meccanica
 = 30.36°
1200
 = 32.86°
 = 36.2°
1000
 = 27.85°
800
 = 40.38°
600
400
ΔP
200
apertura
apertura
apertura
apertura
apertura
0
4
6
8
10
12
125%
nominale
80%
65%
50%
Qv (m 3/s)
14
ΔQ
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Dati di progetto
݊ூ ൌ ݊
‫ܦ‬
‫ܪ‬
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Prerogative delle macchine a basso salto
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Prerogative degli impianti a basso salto
•
Impianti su zone pianeggianti
•
Impianti ad acqua fluente
•
Impianti su sbarramenti puntuali
•
Vecchi mulini
Alte portate e bassi salti hanno dei rischi
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Rischi degli impianti a basso salto
•
Qualità dell’acqua
•
Fish friendliness
•
Progettazione accurata dell’opera di presa (intake)
•
Progettazione accurata dello scarico (draft tube)
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Qualità dell’acqua
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Fish friendliness
Scale di risalita per i pesci
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Progettazione accurata dell’opera di presa (intake)
Progettazione accurata dello scarico (draft tube)
•
Turbolenze
•
Effetto torcia
•
Stacchi di vena
•
Rigurgiti
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Diminuzione dei rischi negli impianti a basso salto
•
Progettazione standardizzata
•
Accuratezza delle informazioni di partenza
•
Confronto con i produttori di macchine
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Tipologia di turbine per applicazioni a basso salto
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Tipologia di turbine per impianti a basso salto
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Tipologia di turbine per impianti a basso salto
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Tipologia di turbine per impianti a basso salto
•
Monoregolante
•
Direct-coupled
•
Biregolante
•
Gear box - belt
•
Elica fissa
•
PMG e giri variabili
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Monoregolante – Biregolante – Elica fissa
100
90
80
Rendimento %
70
Biregolante
60
Monoregolante
50
Elica Fissa
40
30
20
10
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
Q/Qnominale
1
1.2
1.4
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1.6
Direct – Gear box/Belt – PMG variable speed
Direct-coupled
•
Numero tipico (Q/H)
•
Numero di giri/poli
•
Costo del generatore
+
+
-
Rendimento
Manutenzione
Costo
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Direct – Gear box – PMG variable speed
Gear box/Belt
-Numero tipico (Q/H)
-Numero di giri/poli
-Costo del generatore
-
-
+
Rendimento
Manutenzione
Costo
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Direct – Gear box – PMG variable speed
BP
PMG variable speed
-Numero di giri/poli
-Costo del generatore
+
-
+-
Rendimento
Manutenzione
Costo
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Scelta della miglior configurazione
Analisi tecnico-economica delle curve di durata
Miglior soluzione tecnica
gg max
E  24

  Q( gg )  g  H   dgg
Convenienza economica
COST  aP b 1 H C  € kW 
gg min
60 gh
De 
n 
Pamb  Pv
 NPSH
Z2 
g
VAN  C 
TIR  C 
R
R
R
...



n'
1  i  1  i 2
1  i 
R
R
R



0
...
2
n'
1  i  1  i 
1  i 
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Scelta della miglior configurazione
6.0
Energia
Portata [m^3/s]
5.0
4.0
Portata
3.0
Numero tipico
TIR
2.0
1.0
Portata
0.0
0
25
50
75
100
125
150
175
Numero tipico
200 225
Giorni
250
275
300
325
350
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375
400
Diminuzione dei rischi negli impianti a basso salto
•
Esperienza nella progettazione
•
Scelta basata sulla convenienza tecnico-economica
•
Confronto con i produttori di macchine
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Recuperi energetici con l’idroelettrico
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Impianti su acquedotto
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Impianti su DMV
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Recuperi energetici
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Applicazioni idroelettriche su salti bassi e
variabili
• Tamanini Hydro impianti idroelettrici da oltre 50 anni
• Range di applicazione delle turbine a basso salto
• Prerogative delle macchine a basso salto
• Tipologia di turbine per applicazioni a basso salto
• Recuperi energetici con l’idroelettrico
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Sfruttamenti idroelettrici su bassi salti
Giovedì 8 Maggio 2014, Bolzano
Applicazioni idroelettriche su salti bassi
e variabili
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