Small hydro design in South Africa : the case of the lower and the middle Kruisvallei

This thesis aims to give a model to design small hydro power plants for future applications, based on the existing technology. The objective is to consolidate something already established and understand how actual can be an old technology, even in a context of frantic development like the present day. The choice to analyze this project is mostly due, as mentioned above, to the will to give evidence of how an old technology, as the hydroelectric one, can represent one of the most interesting means to reach future objectives, as reduction of pollution and differentiation of energy supply. In fact the hydro power plant technology, being the oldest one, represents, in the alternative energies panorama, the most established technology and also the most reliable and durable. The biggest problem, in hydro history, has always been the environmental impact of the big civil works linked to the dams’ construction. The small hydro eliminated it and made hydro topical again. According to the main thesis objective, a model to design small hydro power plants is given. Here below the 6 main steps in which an HPP project is usually divided are reported: 1. Site identification 2. Prefeasibility study 3. Administrative phase 4. Design procedure and feasibility study 5. Construction phase 6. Tests and operations. This thesis mostly deals with steps 1, 2, 3 and 4, focusing on the design procedure and the feasibility study. During a project, drawbacks may occur and different considerations may be done. For this reason is important to be ready to rethink even the entire design. Drawbacks, as the one occurred in this project, are not always avoidable because often unpredictable. What is necessary is trying to reduce the probability of them occurring.

Questa tesi mira a fornire un modello, per quanto riguarda applicazioni future, per la progettazione di piccole centrali idroelettriche basate su una tecnologia esistente. L'obiettivo è quello di consolidare qualcosa di già affermato e capire quanto possa essere attuale una vecchia tecnologia, anche in un contesto di sviluppo frenetico come quello attuale. La scelta di analizzare questo progetto è dovuta, come appena detto, alla volontà di dimostrare come una vecchia tecnologia, come quella idroelettrica, possa rappresentare uno dei mezzi più interessanti per raggiungere gli obiettivi futuri, come la riduzione dell'inquinamento e la differenziazione dell'approvvigionamento energetico. Infatti la tecnologia idroelettrica, essendo una delle più antiche, rappresenta, nel panorama delle energie alternative, la tecnologia più consolidata e anche la più affidabile e durevole. Il problema più grande, nella storia dell’idroelettrico, è sempre stato l'impatto ambientale delle grandi opere civili legate alla costruzione delle dighe. L’idroelettrico di piccola taglia, eliminando questo problema, ha restituito alla tecnologia idroelettrica una posizione di primaria importanza. Come proposto negli obbiettivi della tesi, viene fornito un modello per la progettazione di impianti idroelettrici di piccola taglia. Qui di seguito sono elencati i 6 passi principali della progettazione di un impianto idroelettrico: 1. Identificazione del sito 2. Studio di prefattibilità 3. Fase amministrativa 4. Progettazione e studio di fattibilità 5. Fase di costruzione 6. Fase di test e fase operativa. Questa tesi affronta i punti 1,2,3 e 4, focalizzandosi sulla progettazione e sullo studio di fattibilità. Durante un progetto possono accadere inconvenienti di varia natura. Questi possono portare a dover ripensare anche l’intero progetto. Gli inconvenienti, come quello che ha influito su questo progetto, non sono sempre evitabili, poiché spesso imprevedibili. E’ quindi necessario ridurre al minimo la probabilità che essi si verifichino.