Valutazione del potenziale idroelettrico in Val di Cogne e in Valsavarenche in risposta a potenziali scenari di cambiamento climatico

The effects that future possible climate change scenarios may have on the hydropower production of the Chavonne plant, in the Valle d’Aosta region, constitute the subject of the following work. The analysis focuses on different decades (2020 – 2029, 2030 – 2039, 2040 – 2049 and 2090 – 2099) and their comparison with the control run period (2005 – 2015). In order to obtain the incoming discharge at the plant, which withdraws water from the catchments of Val di Cogne and Valsavaranche, a semi-distributed model has been deployed, with cells of 100 $m^2$. The model is able to simulate the glaciological components, as well as the snow melt and the ice melt. Before its deployment, the model was calibrated and validated, by means of run-off observations, registered in two different hydrometers, snow height observations and ice coverage data, available for the period 2005 – 2018. Seven different scenarios were used, such as RCP 2.6. RCP 4.5, RCP 8.5, SSP1 2.3, SSP2 4.5, SSP3 7.0 and SSP5 8.5. The first three scenario were applied in combination with the models EC-EARTH, CCSM4 and ECHAM6, whereas the remaining ones were used as input scenarios for the models EC-EARTH3, CESM2 and ECHAM6.3. By doing so, it was possible to simulate meteorological data until 2100 and feed them into the model. After that, many simulations were run, one for each model – scenario combination, and projections of ice quantities and run-offs were made. Once the discharge values were available up to the year 2100, the hydropower production of the plant has been evaluated. It has been shown that the mean annual energy production increases for all the considered decades, in comparison with the control run period. The reasons probably lie within the changes occurring in the monthly flow regime: during summer, the discharge becomes smaller, although it never goes below the threshold value represented by the maximum discharge withdrawable by the plant, whereas in autumn the discharge increases beyond the plant's capacity, resulting in an increased production. The results presented in the following work have demonstrated that the reduction of the glaciers, for the catchments under investigation, does not play a big role on the changes in the hydropower production. Instead, precipitations and temperatures represent a much more important factor when analysing the variations of hydropower production: if the temperature increases, precipitations become mostly liquid, making it impossible for the snow to deposit. Moreover, with higher temperatures, the snow melt happens earlier, causing changes in water availability throughout the year and therefore on the energy production.

Gli effetti che i possibili scenari di cambiamento climatico possono avere sulla produzione di energia elettrica dell'impianto di Chavonne, in Valle d'Aosta, costituiscono l'oggetto del presente elaborato. A tale riguardo, sono stati presi in esame i decenni 2020 - 2029, 2030 - 2039, 2040 - 2049 e 2090 - 2099 e gli stessi sono stati confrontati con il periodo di controllo 2005 - 2015. Per derivare i deflussi in arrivo alle prese dell'impianto, che raccoglie le acque provenienti dai bacini della Val di Cogne e della Valsavarenche, si è adottato un modello idrologico semi-distribuito a celle, con lato di 100 $m$, capace di descrivere le componenti glaciologiche, la fusione glaciale e la fusione nivale. Prima della sua applicazione, il modello è stato calibrato e validato, mediante dati osservati di portata in due stazioni idrometriche, di altezza di neve al suolo e di estensione glaciale, ottenuti per il periodo 2005 - 2018. Mediante l'utilizzo di sette scenari RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 8.5, SSP1 2.6, SSP2 4.5. SSP3 7.0 e SSP5 8.5, i primi tre applicati ai tre modelli GCM EC-EARTH, CCSM4 e ECHAM6 e gli ultimi quattro applicati ai modelli GCM EC-EARTH3, CESM2 e ECHAM6.3, sono stati ricavati i dati meteorologici fino al 2100. Utilizzando questi dati con il modello idrologico, è stato possibile simulare l'evoluzione dei corpi glaciali all'interno dei bacini d'interesse e i valori della portata defluente. Noti i valori di portata, si è passati a calcolare la variazione della produzione elettrica dell'impianto di Chavonne, confrontandola con la produzione ottenuta nel periodo di controllo, ma anche con le portate dello stesso periodo; ne è emerso che la produzione media annuale, per i decenni presi in esame, risulta aumentata per quasi tutte le coppie modello - scenario considerate. Ciò è da attribuire alla variazione del regime di portata mensile: per tutti i decenni considerati, le portate estive si riducono, ma mai al di sotto della massima capacità dell'impianto, causando solo una leggera diminuzione nella produzione, mentre quelle autunnali superano la capacità dell'impianto, incrementando la produzione di energia. I risultati ottenuti hanno evidenziato che la riduzione dei corpi glaciali, nei bacini in questione, non costituisce elemento determinante sulla variazione della produzione di energia elettrica. Ruolo importante è svolto, invece, dalla precipitazione e dalla temperatura: aumentando quest'ultima, le precipitazioni diventano prevalentemente a carattere liquido, non consentendo al manto nevoso di depositarsi. Così pure, con l'aumento della temperatura, la fusione nivale risulta anticipata durante l'anno, modificando la disponibilità di acqua nei mesi e, di riflesso, incidendo sulla produzione di energia elettrica.