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Primavera 2003

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Fonti energetiche alternative non inquinanti: l’energia idroelettrica è sottostimata?

L’argomento è estremamente attuale e ricorre con frequenza sempre maggiore sui mezzi d’informazione: si dibatte sulle fonti di approvvigionamento energetico alternative ai combustibili fossili tradizionali (petrolio, carbone, metano) ed all’energia nucleare, si elencano quelle rinnovabili e ‘pulite’ cioè con emissioni nocive inesistenti o vicine allo zero. Solitamente si parla di energia solare, eolica e geotermica, ma anche talassografica (sfruttamento delle maree) e da biomasse, però molto spesso l’energia idroelettrica non viene considerata. Probabilmente si considerano già esaurite tutte le possibilità di sfruttamento dei siti naturali idonei (bacini, salti, torrenti e fiumi), mentre sarebbe opportuno rivalutare l’opportunità di un adeguamento tecnologico degli impianti esistenti, rinnovandoli e aumentandone il rendimento, poiché si tratta senza dubbio di una delle più efficienti tra le risorse energetiche rinnovabili e non inquinanti.

L’impatto ambientale è decisamente contenuto rispetto agli impianti ad energia eolica e, nelle zone naturali ove non siano già presenti insediamenti abitativi, inferiore anche all’impatto dei pannelli solari termici e fotovoltaici.

I laghi artificiali hanno contribuito in molti casi alla riqualificazione del territorio montano dal punto di vista turistico e sportivo, come nel caso dei laghi dolomitici di Auronzo, Calalzo, Fedaia e di Santa Croce in Alpago, per citarne solo alcuni fra i più noti.

E’ importante inoltre ricordare il contributo positivo dato dalle dighe in caso di alluvioni, quando si tratti di ridurre

la portata dei fiumi in piena: un evento sempre più frequente in tutta Europa, come dimostrano le cronache recenti.

In Italia lo sfruttamento dell’energia idroelettrica come fonte rinnovabile è importante per molte ragioni: sia per la particolare conformazione morfologica e la ricca rete idrografica del territorio, sia per la scarsità di combustibile fossile e nucleare. E’ una delle risorse energetiche su cui puntare per ridurre le forniture di combustibile dall’estero e permettere inoltre di scegliere quando produrre più energia: utilizzare cioè, in base alle richieste dell’utenza, l’energia accumulata nei bacini rendendola disponibile in pochi minuti.

Gli elementi veramente interessanti sono la relativa semplicità di costruzione e manutenzione delle strutture, la possibilità di automatizzarle permettendo l’esercizio a distanza, la lunga durata delle componenti degli impianti, soprattutto di quelli civili (dighe, gallerie, ecc), e la possibilità di rinnovarli, per aumentarne la resa, con un minimo investimento. Sono questi gli aspetti che fanno dell’energia idroelettrica una delle fonti energetiche alternative più convenienti dal punto di vista economico.

 

Obiettivo per il prossimo futuro: il rinnovamento degli impianti

Ottimizzare la resa degli impianti esistenti: un imperativo determinato anche dagli scenari che si prospettano in un futuro non più così lontano in cui i combustibili fossili, la principale fonte energetica degli ultimi cento anni, cominceranno a scarseggiare. Le nazioni più avanzate stanno già provvedendo ad adeguare gli impianti alle nuove esigenze energetiche: in Francia, ad esempio, si stanno ristrutturando ed ampliando i sistemi di sbarramento sul Rodano, potenziando le centrali elettriche con l’aggiunta di nuove turbine di piccola taglia da affiancare agli impianti già esistenti ed oramai datati.

Con il supporto delle nuove tecnologie e del software avanzato attualmente disponibile si possono ottenere notevoli risultati, come confermano gli studi di fluidodinamica applicata.

E’ dimostrato, cifre alla mano, come sia vantaggioso studiare il modo per aumentare la resa degli impianti: è il caso di un’importante azienda nordamericana, leader mondiale nel campo della produzione di energia cosiddetta ‘verde’, che serve circa 3,5 milioni di utenze nel Québec.

 

Efficienza inferiore alle aspettative

In un impianto per la produzione di energia idroelettrica da 12 turbine, costruito nei primi anni ’80, non si era mai raggiunta l’efficienza idraulica prevista in fase di progettazione, ma all’epoca non fu possibile determinare quali errori costruttivi fossero all’origine dell’inefficienza. Nel frattempo però, la straordinaria crescita del livello dei programmi di simulazione numerica fornì lo spunto per cercare di aumentare la resa delle turbine riesaminando il problema e scoprendone le cause.

Avvalendosi di programmi di fluidodinamica si esaminarono i disegni del progetto, scoprendo la presenza di un vortice all’interno del gomito di un tubo, che causava la diminuzione di efficienza della turbina. Venne simulata una modifica nel disegno, successivamente verificata con un programma di fluidodinamica, che una volta applicata nella realtà, consentì l’eliminazione del problema e un aumento
dell’efficienza di ogni turbina del 1,6%; incrementando il picco di potenza di 7,8MW su 195MW nominali, si ottenne un guadagno totale per l’impianto di 5 milioni di dollari canadesi all’anno (pari a circa 8.2 milioni di Euro).

 

L’offerta WEMES: simulazioni fluidodinamiche con metodo agli elementi finiti

Il processo di globalizzazione in atto nell’economia mondiale ed i nuovi scenari geopolitici che si vanno delineando, impongono ai governi ed alle aziende nuove strategie per ciò che riguarda le fonti di energia. Rivalutare e potenziare risorse energetiche alternative quindi, ma anche rendere più competitivi gli impianti già esistenti sono le scelte vincenti per il futuro.

Gli esperti Wemes Consulting, sono in grado di affrontare situazioni analoghe all’esempio di cui si è detto: anche nella realtà italiana spesso hanno ottenuto, attraverso misure e studi specifici, l’ottimizzazione della produzione delle macchine generatrici.

Gli studi di fluidodinamica e di stabilità della rete elettrica offrono la prospettiva di aumentare l’efficienza di un impianto fino al 5% della sua resa, a fronte di una spesa minima. Il costo di uno studio indicativamente può essere pari al risparmio acquisito in poche settimane d’esercizio per un impianto di piccola taglia (1-10MW), e questo è ciò che offriamo ai nostri clienti.

WEMES Consulting è all’avanguardia anche in questo campo: noi ci occupiamo infatti anche di calcolo numerico, nonché di simulazione agli elementi finiti.

 

Elitrasporto per verifiche sulle linee elettriche ad alta tensione

Le linee elettriche veicolano l’energia agli utenti finali lungo percorsi di parecchie decine di chilometri, in territori sovente montuosi e inaccessibili: qual è il metodo migliore per monitorarle, evitando dispersioni, incidenti e interruzioni del servizio che compromettono l’efficienza dell’intera rete elettrica? Non si tratta di un semplice disservizio, il costo di un evento del genere può incidere considerevolmente sulle spese di esercizio per il gestore dell’energia e per l’utenza.

La risposta è il sorvolo elitrasportato delle linee elettriche con l’impiego di una termocamera ad infrarossi che consente di individuare prontamente tutti i punti di una linea elettrica in sovratemperatura, e quindi danneggiati, predisponendo gli interventi immediati necessari per risolvere il problema.

 

Le analisi termografiche

La termografia è una tecnica innovativa per condurre indagini non distruttive soprattutto a scopo preventivo. WEMES Consulting può disporre di una strumentazione sofisticata, in grado di rilevare variazioni di temperatura altrimenti non evidenti, che possono indicare lo stato di ‘sofferenza’ di un’apparecchiatura o un’anomalia termica, campanello d’allarme per problemi anche seri all’impianto.

                Un intervento che WEMES Consulting ha svolto di recente con successo su linee elettriche in Lombardia, ha permesso l’individuazione di alcuni punti ove era imminente la rottura della fune portante nel giunto di collegamento. Il ripristino dell’efficienza della linea ha ridotto a zero il costo che avrebbe comportato l’interruzione di tutta la linea per il corto circuito conseguente alla rottura del cavo lesionato. Non esistono altri metodi altrettanto veloci, precisi e sicuri per individuare problemi di questo tipo.

                Anche in questo caso è la prevenzione che consente di ridurre costi, disagi e interruzioni di servizio.

 

Sicurezza e prevenzione infortuni

Garantire la sicurezza negli impianti è una priorità per tutte le aziende: nessuno sottovaluta più i costi umani e sociali degli incidenti dovuti a scarsa manutenzione. Per prevenirli e verificare qualitativamente lo stato delle linee elettriche è l’ analisi termografica la tecnica di indagine non invasiva più avanzata.

Assicurare sia la competitività delle imprese che la tutela dell’ambiente e la sicurezza dei cittadini, sfruttando le potenzialità offerte dalle nuove tecnologie. Questo è l’obiettivo di WEMES Consulting nel campo della prevenzione e per ottimizzare la resa degli impianti di produzione di energia.

Surriscaldamento dei contatti di un sezionatore sotto tensione non visibile ad occhio nudo né altrimenti facilmente rilevabile.

 

Analisi sulle reti elettriche degli impianti industriali

Un classico dell’offerta WEMES: da più di vent’anni infatti possiamo vantare di aver risolto i problemi delle principali aziende che operano in Italia e all’estero, soprattutto nel campo siderurgico.

                Verificare il rifasamento dei filtri, la potenza attiva e reattiva, l’alta tensione, l’emissione di armoniche, la variazione e la distorsione armonica di tensione, sono solo alcuni dei servizi che offriamo e che mirano ad aumentare l’efficienza dell’impianto nel suo rapporto, a volte molto complesso, con il fornitore d’energia.

Si parla di uno dei costi principali per un’azienda siderurgica, e va da sé che cercare di ridimensionarne la portata può avere un impatto determinante sul bilancio di un’impresa in cui la spesa per la fornitura di energia elettrica è dell’ordine di alcuni milioni di Euro ogni mese.

                L’obiettivo di un’azienda di successo è il raggiungimento della qualità, e una delle tappe obbligate è la riduzione dei costi e l’ottimizzazione della resa dell’impianto; WEMES Consulting si offre come long term partner proprio per permettere a tutte le aziende il raggiungimento di questo obiettivo.

 

Studi di stabilità delle reti elettriche

Poniamo il caso, ad esempio, di una centrale elettrica con rete AT ed MT e sottostazioni. Con uno studio sulla stabilità delle reti elettriche AT e MT, la verifica del coordinamento ed il setting delle protezioni, nonché l’ottimizzazione della produttività delle macchine generatrici è possibile aumentare il rendimento e la produzione d’energia del 2%; questo corrisponderebbe, sugli impianti di circa 50MW, ad una maggiore produzione di circa 5GW/h all’anno, equivalenti a circa 500.000 € (ad un prezzo di vendita sul mercato di 10cent al kW/h).

 

Responsabile del coordinamento per l'Ingegneria: WEMES Consulting

Dr. in Physics Alberto Fragiacomo (Engineering Coordination Manager)

Via Rossini 31/A, I-30171 Mestre-Venezia (VE), ITALY;  Winter Local Time: GMT+1
Tel. :                                      Fax to email: +39 02 30132890
Mob.:  +39 347 2618940  ;   Email: wemes@wemes.it 
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Update the: 25 settembre 2013