L'influenza del cambiamento climatico sulla produzione idroelettrica dei grandi serbatoi lombardi

The aim of this thesis is to evaluate the influence of climate change on the hydro power plants with reservoir in the hydroelectric system of Valmalenco Basin and Alta Valtellina Basin in the Lombardy Region. In the study in order to describe the flow routing in the Alta Valtellina Basin, a semi-distributed cell based model has been used, with side of 100 m, able to describe the main hydro-glaciological dynamics and the snow and ice component of the discharge. Instead, the description of flow routing in the Valmalenco Basin has been extracted by previous works. Before using for future simulations the hydrological model has been calibrated and validated through historic data of discharge and ice ablation in the period 2006-2015. Meteorological data up to 2100, necessary for future simulations, have been generated using three scenarios RCP 2.6, RCP 4.5 e RCP 8.5 in combination with three general climate models EC-EARTH, MPI-ESM (ECHAM6) e CCSM4. The response of the glacial system and the discharge value in the basin for the 2012-2100 period has been evaluated using the model and the data from the GCMs for each RCP scenarios. The annual average discharge decreases in each scenario, and it was slightly affected from the reduction of glaciers volume, but it was mostly influenced by the reduction of snowfall and the corresponding increase of rainfall. The simulations of future hydroelectric power production were realized using an optimization model of hydro power plant, with the objective to maximize the economic income of the production. And for applying this model has been define also a model for the estimate of future prices of electricity. The analysis carried out on the results for future scenarios shows an mild increasing trend in the period 2040-2049 for each scenario, and in the period 2090-2099 only with the RCP 8.5 scenario there will be a decreasing trend for each of the basin. The finding is that the reduction of glacial bodies doesn't influence the production of energy. While the GCM-RCP combinations that show an change in the annual rainfall amount have a greater influence.

L'obiettivo di questo elaborato è la valutazione dell'influenza del cambiamento climatico sugli impianti idroelettrici dotati grandi serbatoi in bacini con presenza di ghiacciai facenti parte dei sistemi idroelettrici della Valmalenco e dell'Alta Valtellina in Lombardia. Per descrivere i processi idrologici per la formazione del deflusso del bacino dell'Alta Valtellina si è applicato un modello idrologico semi-distribuito a celle, con lato di 100 m, in grado di descrivere le principali dinamiche idro-glaciologiche e quindi le componenti glaciali e nivali del deflusso. Invece per l'analisi idrologica del bacino della Valmalenco invece si fa rifermento a lavori precedenti in cui si era già applicato il modello usato in questo elaborato. Prima di essere applicato per le simulazioni future, il modello idrologico è stato calibrato e validato tramite serie storiche di portata e informazioni di ablazione dei ghiacciai del periodo 2006-2015, preso come periodo di riferimento per il confronto con le variazioni future. I dati meteorologici fino al 2100, indispensabili per le simulazioni future, sono stati ricavati mediante l'applicazione di tre scenari RCP 2.6, RCP 4.5 e RCP 8.5 ad altrettanti modelli climatici di circolazione generale EC-EARTH, MPI-ESM (ECHAM6) e CCSM4. Mediante il modello idrologico e con i dati ottenuti dai GCM per ognuno degli scenari RCP, si è simulato l’andamento del sistema glaciale e delle portate defluenti del bacino dell'Alta Valtellina per il periodo 2012-2100. Ricavando che la portata media annua defluente dal bacino decresce in tutte le combinazioni di scenario, essa inoltre è solo leggermente influenzato dalla riduzione del volume di ghiaccio, lo è maggiormente, invece, dalla riduzione delle precipitazioni di carattere nevoso e dal corrispettivo aumento delle piogge. Le simulazioni della produzione futura di energia idroelettrica sono state effettuate mediante un modello di ottimizzazione dell'impianto idroelettrico, con l'obiettivo di massimizzare il ricavo del gestore degli impianti. Per poter essere applicato si è quindi formulato un modello per la stima dei prezzi con cui si sono simulate le stime dei prezzi futuri. Analizzando le produzioni di energia medie per i due sistemi, per ogni scenario per due decadi di riferimento, ne risulta nella decade 2040-2049 un aumento in tutti gli scenari invece nella decade 2090-2099 ne risulta una perdita nello scenario gravoso definito dal RCP 8.5. Da questo studio emerge che la riduzione dei corpi glaciali, nei bacini considerati, non influisce sulla produzione di energia, mentre sono le coppie GCM-RCP, che simulano variazioni delle precipitazioni nell'arco di tutto l'anno, in particolare di quelle solide, che influenzano maggiormente la produzione idroelettrica.