Discussione: Consiglio piccolo impianto idroelettrico

Buongiorno a tutti, questo è il mio primo messaggio e colgo l'occasione per salutare tutto il forum e fare gli auguri di buon anno!

Vorrei proporvi il mio caso: io ed un mio amico vorremmo sfruttare un vecchio mulino per installare una turbina per la produzione di energia elettrica.
Il sito è ubicato nella provincia di Cuneo e c'è una concessione per forza motrice di 16hp.
Attualmente è disponibile un salto di 2.7 metri ma, con le opportune opere civili, è possibile ottenere un salto di circa 5 metri. La portata attuale è variabile da circa 1m^3/s a 0.6m^3/s. A monte del mulino è presente una centrale idroelettrica enel che riversa l'acqua turbinata nel po, una piccola parte (0.6-1m^3/s a seconda del periodo) viene inviata al ruscello che alimenta il mulino in questione. Secondo voi, è possibile chiedere di garantire la portata di 1m^3/s tutto l'anno? Sottolineo che questa portata è sicuramente sostenibile, però viene limitata nel periodo invernale in quanto non è necessaria per l'irrigazione dei campi mediante l'utilizzo di una paratia regolabile.

Pertanto, se fosse possibile avere una portata di 1m^3/s costante tutto l'anno e realizzando le dovute opere civili si otterrebbero le seguenti caratteristiche:

portata: 1m^3/s
salto: 5m
potenza max utile: 49kW circa

a questo punto si presenterebbe la necessità di scegliere una turbina congeniale al caso: avete qualche idea o consiglio da darmi?

Grazie

Ciao Bertu,
una risposta veloce: sono più o meno nella tua situazione con un salto in provincia di Pordenone (Friuli) dai un'occhiata al forum "presentazione e richiesta di consigli" inizierai a trovare materiale interessante.
Una domanda: come sai che c'è la concessione? E' ancora valida? Se si, dove sai andato a vedere? (devo farlo anche io!!)

Buonasera a tutti,
e benvenuto bertu

mi pare di capire che si tratti di un canale irriguo avente concessione a derivare per tali scopi, e nel cui corso è presente un vecchio mulino.
Ma per ottenere una portata costante di 1 mc/s per tutto l' anno dovresti procedere ad una richiesta di modifica sostanziale della concessione irrigua, e uno degli ostacoli che potrebbe insorgere è la revisione generale di tutte le concessioni irrigue, attualmente in atto nella Regione Piemonte. Poi dovresti vedertela con il Consorzio Irriguo ma ti consiglio prima di presentare il progetto poi di consultarli ed iniziare a trattare....

Un'altro ostacolo è derivante dal fatto che le antiche concessioni sono decadute dopo 5 anni di inutilizzo dell'impianto, a meno che non siano stati sempre pagati i canoni di concessione... e non solo..

Inoltre altra problematica potrebbe insorgere dal valore storico del mulino ...... o magari trasformarsi in un punto di forza se lo stesso viene ristrutturato e valorizzato...

Saluti,
Vortex

Ciao

portata: 1m^3/s
salto: 5m
potenza max utile: 49kW circa

direi al massimo 32kw elettrici reali e 49 di concessione.

Auguri e buon 2012 !
Ciao

In merito alla scelta della tecnologia di impianto:
Se la portata è costante nel periodo di utilizzo e pulita, elica intubata a pale fisse.
Se la portata è variabile e l'acqua è pulita, Kaplan, semi-Kaplan o flusso incrociato.
Se la portata è variabile e/o le acque sono sporche, coclea o flusso incrociato.
Se esistono vincoli architettonici, storici, culturali e ambientali, mulino a cassette per di sopra.
Poi, ci sono alte importanti variabili da considerare, come il prezzo turbina e accessori, il costo delle opere in muratura/CA, i costi di manutenzione, la possibilità e costi di controllo/sorveglianza e gestione, diversi in funzione delle diverse tecnologie di impianto.

PS
Opinioni personali

Concordo con le tue opinioni personali Wil!
Buona continuzione e buon anno
RemTechnology

Ciao Rem,
come non si può concordare con Wil...
Auguri a tutti!

Buon 2012 a tutti e grazie a tutti per le risposte!


vediamo se riesco a rispondere a tutti in modo sensato...

Originariamente inviata da vortex

Buonasera a tutti,
e benvenuto bertu

mi pare di capire che si tratti di un canale irriguo avente concessione a derivare per tali scopi, e nel cui corso è presente un vecchio mulino.
Ma per ottenere una portata costante di 1 mc/s per tutto l' anno dovresti procedere ad una richiesta di modifica sostanziale della concessione irrigua, e uno degli ostacoli che potrebbe insorgere è la revisione generale di tutte le concessioni irrigue, attualmente in atto nella Regione Piemonte. Poi dovresti vedertela con il Consorzio Irriguo ma ti consiglio prima di presentare il progetto poi di consultarli ed iniziare a trattare....

Un'altro ostacolo è derivante dal fatto che le antiche concessioni sono decadute dopo 5 anni di inutilizzo dell'impianto, a meno che non siano stati sempre pagati i canoni di concessione... e non solo..

Inoltre altra problematica potrebbe insorgere dal valore storico del mulino ...... o magari trasformarsi in un punto di forza se lo stesso viene ristrutturato e valorizzato...

Saluti,
Vortex

penso che questa settimana faremo un giro in provincia per vedere cosa si può fare... la concessione attuale è per forza motrice: salto 2.75m e 4.50 moduli. 16.5hp totali. In ogni caso la concessione va variata. I canoni sono stati pagati fino al 2001. Il mulino è carino ma non so se possa essere considerato di valore storico, mi informerò anche al riguardo. Molto probabilmente il mulino verrà ristrutturato ma in un futuro non molto vicino...

Originariamente inviata da buran001

Ciao


direi al massimo 32kw elettrici reali e 49 di concessione.

Auguri e buon 2012 !
Ciao

Si, credo che le potenze in gioco siano quelle, anche se vorrei battere i livelli per bene e vedere cosa si riesce ad ottenere dalla concessione.

Originariamente inviata da Wilmorel

In merito alla scelta della tecnologia di impianto:
Se la portata è costante nel periodo di utilizzo e pulita, elica intubata a pale fisse.
Se la portata è variabile e l'acqua è pulita, Kaplan, semi-Kaplan o flusso incrociato.
Se la portata è variabile e/o le acque sono sporche, coclea o flusso incrociato.
Se esistono vincoli architettonici, storici, culturali e ambientali, mulino a cassette per di sopra.
Poi, ci sono alte importanti variabili da considerare, come il prezzo turbina e accessori, il costo delle opere in muratura/CA, i costi di manutenzione, la possibilità e costi di controllo/sorveglianza e gestione, diversi in funzione delle diverse tecnologie di impianto.

PS
Opinioni personali

grazie mille! Il mio amico si era interessato anni fa e ha alcuni preventivi per delle kaplan monoregolabili (prezzo intorno ai 110000€ per 21kw). Se la portata fosse costante si potrebbe pensare ad un elica intubata e fissa (probabilmente è la soluzione più economica).
Oppure ancora la coclea che pare molto efficace per quelle potenze, immagino sia più cara di una elica intubata. Comunque l'acqua è abbastanza pulita in quanto già precedentemente turbinata da una centrale.
Vediamo che cosa si riesce a fare con la concessione...

domanda da ignorante: come le vedete le pompe usate come turbine viste le potenze in gioco?


grazie ancora a tutti!

Originariamente inviata da pitterzenari

Ciao Bertu,
una risposta veloce: sono più o meno nella tua situazione con un salto in provincia di Pordenone (Friuli) dai un'occhiata al forum "presentazione e richiesta di consigli" inizierai a trovare materiale interessante.
Una domanda: come sai che c'è la concessione? E' ancora valida? Se si, dove sai andato a vedere? (devo farlo anche io!!)

grazie mille per le dritte!
La concessione l'aveva il mio amico (proprietario del mulino). Credo che se vai in provincia puoi trovare tutto. I canoni sono stati pagati fino al 2001...

Io ci vedo una bella ruota idraulica per un mulino!
Da un post sul forum di proggetto dighe

Bellissimo filmato!
Grazie Buran.

Le PAT (pumps as turbines) non sono molto adatte per salti così modesti.
Ne verrebbe fuori una "pompa" di dimensioni rilevanti e costo conseguente, con rendimenti non certamente superiori a tutte le tipologie elencate e con il limite del crollo dei rendimenti a portate parziali.

Originariamente inviata da buran001

Io ci vedo una bella ruota idraulica per un mulino!
Da un post sul forum di proggetto dighe

bello! considero anche quella possibilità... grazie mille!
anche se le dimensioni e l'efficienza complessiva di questa soluzione potrebbe essere un limite...

Originariamente inviata da Wilmorel

Bellissimo filmato!
Grazie Buran.

Le PAT (pumps as turbines) non sono molto adatte per salti così modesti.
Ne verrebbe fuori una "pompa" di dimensioni rilevanti e costo conseguente, con rendimenti non certamente superiori a tutte le tipologie elencate e con il limite del crollo dei rendimenti a portate parziali.

io pensavo a delle pompe ad elica ma devo vedere se costano meno rispetto ad una turbina ad elica progettata e costruita ad hoc.

il filmato è bello e nostalgico ma a parte questo non vedo proprio il senso di installare un'impianto del genere, mi sembra proprio di veder "sprecato" un salto come quello sfruttandolo in questo modo, basta vedere la velocità elevata di uscita dell'acqua di "scarto" per capire che l'efficienza di questa ruota è sicuramente bassa e poi, anche a livello di costi non mi pare proprio che possa essere molto più economica di una coclea anche in considerazione che mi par di vedere dietro una griglia fine e che quindi deve in qualche modo essere "sgrigliata"

Ciao,sul forum di progetto dighe c'é tutta la storia fotografica,la velocità in uscita é data dalla pendenza dello scivolo a valle,quello era un mulino ristrutturato, dove ora c'é un museo,lo scopo era ben diverso che speculare e produrre soldi tonanti,é una questione di impatto visivo,trattasi di un canale di un consorzio e l'impianto del comune come l'edificio,non paragonare il costo di una coclea ce viene fatta pagare a peso d'oro se non di Amerincio con una ruota idraulica,che se ben progettata ha un tendimento molto stabile alvariare della portata intorno al 70% o poco meno,non come per le coclee che si spendono decine di migliaia di euro per inverter rigenerativi miracolosi e rientrare nell'investimento dopo oltre 10 anni altrimenti non va o non conviene neanche farla andare e si tiene l'impianto fermo, stiamo parlando di neanche 20kw.

in effetti ho riletto il mio post e mi sono reso conto di non avere espresso proprio bene il senso di quel che volevo dire. Il mio ragionamento verteva sul fatto di non vedere un'applicazione di questo tipo se non con motivazioni di quelle che ha indicato Buran, il suo "perchè" in un contesto simile ha tutte le motivazioni di esistere

Rinnovo i ringraziamenti a Buran per averci resi partecipi di questo bellissimo servizio-cronistoria comparso su Progetto Dighe.

Ciao Wilmorel, ciao Buran e benvenuto Bertu2000 e un buon 2012 a tutti.
Bellissimo il filmato, non posso che concordare col tuo punto di vista Buran; pochi ma subito, con investimenti relativamente modesti e rientri economici a breve termine e, cosa che piace sempre alle amministrazioni e alle pro-loco, rivalutazione ambientale di luoghi e strutture in disuso con possibili ulteriori entrate attraverso il turismo o visite guidate (scuole etc. etc), da non sottovalutare magari la possibilità, in futuro, di ampliare l'offerta con un agriturismo o altro. Sono anch'io originario della provincia di Cuneo, se posso chiedertelo Bertu, di che comune stiamo parlando?

Originariamente inviata da giorgiokawa

mi sembra proprio di veder "sprecato" un salto come quello sfruttandolo in questo modo, basta vedere la velocità elevata di uscita dell'acqua di "scarto" per capire che l'efficienza di questa ruota è sicuramente bassa e poi, anche a livello di costi non mi pare proprio che possa essere molto più economica di una coclea anche in considerazione che mi par di vedere dietro una griglia fine e che quindi deve in qualche modo essere "sgrigliata"

Non butterei via la possibilità della ruota idraulica: da studi fatti di recente la possibilità di uscare una ruota coltia alle reni o per sopra può dare risultati discreti per un range di portate molto ampio! Per i costi iniziali della struttura consideriamo che è lamiera tagliata e piegata e non lavorata dal pieno come una turbina.
Riguardo alla velocità di uscita dell'acqua deve essere pari alla velocità tangenziale della ruota altrimenti sarà la rotazione delle pale a spingere l'acqua verso l'uscita con cali di rendimento.

Originariamente inviata da pitterzenari

Non butterei via la possibilità della ruota idraulica: da studi fatti di recente la possibilità di uscare una ruota coltia alle reni o per sopra può dare risultati discreti per un range di portate molto ampio!

Certo... osservando le palette le avrei strutturate in maniera diversa... se sono così radiali forse hanno troppe perdite nel riempimento della cassetta!

Si tratta di una ruota alle reni, non una Poncelet, quindi le pale radiali potrebbero anche essere idonee.
Occorrerebbe disporre dei dati caratteristici e comporre le velocità.
Vedi la ruota Zuppinger, dove l'orientamento delle pale è rivolto "all'indietro" a causa del salto limitato in relazione al diametro ruota, la posizione alta dell'ingresso acqua e la bassa velocità di ingresso.

Zuppinger Wasserrad inatura - YouTube

uhm... anche per quelle colpite alle reni andrebbero curve... non ho molta esperienza nel campo ma leggendo il libro di von Bach ("VON BACH C. Die Wasserader (The waterwheels). Konrad Wittwer Verlag, Stuttgart, 1886.") si capisce che dovrebbero che le pale dovrebbero essere curve! Qualcuno conosce il libro? ne ha una copia?? io non riesco a trovarla...

Grazie a tutti per le risposte,
dopo una attenta valutazione è probabile che andremo a sfruttare le due ruote idrauliche ESISTENTI del mulino. La potenza prodotta sarà molto poca, infatti le ruote sono della tipologia "colpite alle reni" ed il salto è di circa 2.6-2.7m, misurerò per bene il salto. La portata della concessione è di 450 moduli pertanto è da aumentare. La mia domanda a questo punto è: come faccio a determinare la portata massima smaltibile dalle ruote? in teoria le ruote sono assimilabile a macchine volumetriche, pertanto l'aumento di portata si rifletterebbe in aumento di rotazione delle ruote, giusto? Il problema sarebbe il corretto dimensionamento del moltiplicatore di giri che si andrà ad interfacciare all'alternatore, nel caso si potrebbe anche creare un sistema a più rapporti mediante il cambio delle cinghie. Un cambio continuo sarebbe molto interessante ma si limita a pura follia.

Un'altra domanda: conoscete qualche ditta onesta per la parte elettrica?

Presto vi allegherò alcune foto delle ruote...

grazie mille a tutti!


ps il mulino è nelle vicinanze di Saluzzo.

ciao Bertu, non so quale sia la formula che relazione l'incremento di velocità in funzione dell'incremento della portata da smaltire, ma penso esista comunque un limite fisico di rotazione delle ruote alle quali non puoi sottrarti, non so quanto siano di diametro quelle esistenti ma aumenti anche non significativi della velocità di rotazione comportano notevoli incrementi di velocità tangenziale e aumento considerevole della forza centrifuga, se sono come penso vecchie, la loro struttura non sarà già più robusta come quando sono state costruite, se esageri rischi di farle aprire. Detto questo la variazione di rotazione e quindi il mantenimento della quota acqua a monte e/o l'assorbimento variabile della portata la puoi ottenere e gestire installando un inverter. Facendola semplice hai un sensore di livello a monte che comanda un plc che dice all'inverter di accelerare la ruota quando il livello sale e di rallentarla quando questo scende.

Quoto interamente girgiokawa!!
Se pensi di sfruttare le vecchie ruote fai molta attenzione perchè certamente non riescono a lavorare oltre i parametri con cui sono state concepite. Se pensi poi di collegarle ad un moltiplicatore e gestirle con inverter sarebbero sollecitate in continuo farze e momenti variabili.
Non conosciamo i dati e lo stato delle ruote esistenti, ma perchè non voluti la possibilità di farne lavorare una a regime continuo mentre ne installi una nuova (sotto inverter) dimensionata correttamente per gestire anche eventuali variazioni di portata??

Salve Bertu
Per determinare, almeno in prima approssimazione la portata che ogni singola ruota può smaltire, occorre conoscere, oltre al salto, un poco preciso, la geometria delle ruote stesse, diametro, larghezza, profondità cassette/pale, loro numero e se possibile foto o uno schizzo dimensionale.
Non mi orienterei sull'uso del cambio. Se utilizzerai una adeguata interfaccia elettronica, questa provvederà a compensare o meglio a mantenere pressochè costante il numero di giri al variare del carico e della disponibilità di portata dell'acqua.
In questo forum scrivono almeno tre elettricisti/elettrotecnici/informatici che sembrano competenti e onesti.