Revisione critica delle tecnologie utilizzate in ambito mini-idroelettrico, studio del potenziale e sviluppo di un caso pratico lungo il Naviglio Bereguardo

At the end of my university path, I considered interesting and environmentally fair to conduct a study that would fully explain the characteristics and opportunities for the use of a renewable energy source, a field that currently presents interesting technological developments. The choice fell on on the mini hydroelectric field, an area where once efforts and studies made by researchers have been focused, but nowadays it still hides a great potential for development. The present study deals with the hydrological, hydraulic, energetic and economic analysis needed to evaluate the practical feasibility of a mini hydroelectric plant of "flowing water" fed by the waters of the Naviglio Bereguardo located in the municipality Abbiategrasso, in the province of Milan. The writing begins with a brief introduction to hydroelectricity and continues with a critical review of the technologies used in the mini hydroelectric, such as: the Very Low Head turbine, the Archimedes screw, the hydraulic wheels, the Cross Flow turbine and the Kaplan turbine. The structural characteristics, the main operating parameters and the scope of each machine have been analyzed in detail. Particular attention has been given to the hydraulic cochlea technology, which despite its ancient origin, important developments have been made lately allowing its efficient use in the hydroelectric field. This technology’s analysis led to the study of an analytical model of design, able to provide reliable results in line with the experimental tests. The following chapters give a detailed description of the new model of incentives recently approved in the Renewable Energy Act, which will come into force in January 2013. Therefore, the hydroelectric was considered as the main renewable source of the Abbiategrasso municipality, whose administration prepared a “Sustainable Energy Action Plan” in compliance with the Convenant of Mayor. An analysis of the electric energy production was conducted regarding the conversion of old mills into micro hydroelectric plants, in addition to a sizing analysis of a mini hydroelectric plant constituted by an Archimedes screw. The initial phase involved a careful inspection of the mills on the ditches and of the Conca Dazio along the Naviglio Bereguardo, the ideal place for the installation of the new mini hydroelectric plant. The new plant’s design phase started with an estimate of the water resource present along the Naviglio, in correspondence with the site concerned by the intervention. Consequently, the real proper sizing of the plant was made, which concluded with a diligent economic evaluation.

Al termine del mio percorso universitario ho ritenuto interessante ed ecologicamente corretto condurre uno studio che approfondisse le caratteristiche e le opportunità di sfruttamento di una fonte energetica rinnovabile, che allo stato tecnologico attuale presentasse interessanti evoluzioni. La scelta è ricaduta sull’idroelettrico minore, un settore in cui si sono concentrati gli sforzi e gli studi di numerosi ricercatori in passato, ma che ancora oggi nasconde grandi potenzialità di sviluppo. Il presente elaborato si occupa delle analisi idrologiche, idrauliche, energetiche ed economiche necessarie a valutare la concreta possibilità di realizzare un impianto mini idroelettrico “ad acqua fluente” alimentato dalle acque del Naviglio Bereguardo nel Comune di Abbiategrasso, in provincia di Milano. La trattazione inizia con una breve introduzione all’ idroelettrico e prosegue con una revisione critica delle tecnologie utilizzate nell’idroelettrico minore, quali: turbina Very Low Head, coclea idraulica, ruota idraulica, turbina Cross Flow e turbina Kaplan. Per ciascuna tipologia di macchina sono state analizzate nel dettaglio le caratteristiche costruttive, i principali parametri operativi e il campo di applicazione. Particolare attenzione è stata data alla tecnologia della coclea idraulica che, seppur di antichissima origine, ha visto negli ultimi anni importanti sviluppi che ne hanno permesso un efficiente impiego in ambito idroelettrico. L’analisi di questa tecnologia ha portato allo studio di un modello analitico di progettazione, in grado di fornire risultati attendibili poiché in linea con le prove sperimentali. Si è poi lasciato spazio alla descrizione del nuovo modello di incentivazione approvato recentemente nel Decreto sulle Rinnovabili e che entrerà in vigore a partire da gennaio 2013. Quindi è stato preso in considerazione l’idroelettrico come fonte rinnovabile principale del Comune di Abbiategrasso, la cui Amministrazione ha predisposto un Piano d’Azione per l’Energia Sostenibile in seguito all’adesione al Patto dei Sindaci. È stata condotta un’analisi di producibilità riguardante la conversione di antichi mulini in impianti micro idroelettrici, oltre a un’analisi di dimensionamento di un impianto mini idroelettrico a coclea idraulica. La fase iniziale ha riguardato un attento sopralluogo dei mulini sulle rogge comunali e della Conca Dazio lungo il Naviglio Bereguardo, luogo ideale per l’installazione del nuovo impianto mini idroelettrico. La fase di progettazione del nuovo impianto è iniziata da una stima della risorsa idrica presente lungo il Naviglio e in particolare in corrispondenza del sito interessato dall’intervento, e ad essa è seguito il dimensionamento vero e proprio dell’impianto, che si conclude con un’attenta valutazione economica.