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Ruolo e potenzialità energetiche “Small- Hydro”
La risorsa idraulica in Italia costituisce ad oggi circa il 40% delle Fonti di Energia Rinnovabili (FER) e, come riconosciuto nel documento sulla Strategia Energetica Nazionale ( SEN 2107 ), contribuisce non solo in termini di produzione, ma anche di servizi alla rete garantendone bilanciamento e sicurezza grazie alla modulabilità e possibilità di riaccensione. C’è quindi da attendersi una risposta positiva da parte dell’Autorità governativa alle richieste di provvedimenti che ne favoriscano i rinnovamenti/ripotenziamenti d’impianto per le taglie medio grandi, nonché le agevolazioni autorizzative e gli incentivi appropriati per lo sfruttamento delle più piccole.
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Livio Magri
Esperto in energie idrauliche
Fabio Pansa Cedronio
Consigliere ALDAI-Federmanager
Il recente convegno del 23 Maggio 2108 promosso dall’ATI Sezioni Lombardia e Veneto, tenutosi presso il centro FAST di Milano con il patrocinio tra gli altri di Aldai-Federmanager, aveva il preciso intento di verificare problematiche e stimolare proposte sull’argomento provenienti da quella parte del sistema Italia più direttamente coinvolta nella sfida imposta dalla transizione energetica verso le reti intelligenti a produzione diffusa “smart grid”.
L’evento ha riscontrato un vivo interesse. con circa 150 iscrizioni e l’intervento di diciassette relatori dei quali cinque istituzionali (Mise, UniPV, Fondazione AquaLab, ATI, UniCa), quattro Utilities (Enel Green Power, A2A, Edison, IREN), il consorzio Canale Villoresi e sette fra Costruttori e Società indipendenti operanti sul mercato: Voith, Zeco, HydrAlp, Studio Frosio, Hydro Smart, Techydro, HMSS.
Le varie relazioni si sono incentrate su tre tematiche principali:
- Ruolo del piccolo idroelettrico alla luce degli obiettivi della SEN: nuovi impianti di piccola taglia con attenzione alla sostenibilità dell’ecosistema e rinnovo degli impianti esistenti.
- Tecnologie consolidate e innovative al servizio di uno sviluppo sostenibile dell’idroelettrico nell‘ambito delle fonti rinnovabili, possibilità di utilizzo del piccolo idroelettrico per servizi di rete quali l’accumulo mediante pompaggio in un sistema a produzione diffusa come tende sempre più ad essere quello italiano sotto la spinta delle rinnovabili non modulabili, quali il solare e l’eolico.
- Sviluppo con le criticità legate alla politica degli incentivi ed al quadro normativo.
Fig.1- Tabella Impianti idroelettrici italiani ( GSE-TERNA 2016)
Il contributo dell’idroelettrico è riassunto nella tabella di Fig.1 che evidenzia come lo “Small- Hydro”, considerato come il campo relativo ad impianti di potenze <10 MW , contribuisca per oltre il 25% alla produzione da fonte idroelettrica. Al suo interno poi la fascia di potenze con P<1MW è quella con il maggior numero di implementazioni sul totale degli impianti italiani (70% circa) ed il suo incremento annuale (10% circa) è risultato costante nell’ultimo quinquennio.
Fig. 2 - Distribuzione % le delle ore di utilizzazione degli impianti idroelettrici (GSE 2016 )
In relazione al ruolo è stato sottolineato come l’entità del contributo dell’Idroelettrico sia fortemente dipendente dall’idraulicità dell’anno: le statistiche GSE-TERNA indicano ad esempio che nel 2016 il 50% degli impianti ha prodotto per 3.375 ore contro le 4.520 del 2014
(Vedi Fig. 2).
Poiché la legge prevede che “le opere per la realizzazione degli impianti alimentati da fonti rinnovabili,.. sono di pubblica utilità… ” occorre che il progetto sia “Buono” in termini tecnici ed economici per il bene della collettività: una speciale attenzione va posta nel progetto dell’impianto idroelettrico in ragione del suo elevato costo specifico, sia di investimento che di produzione.
Vengono riportati alcuni dati dalla letteratura che indicano quali siano rispettivamente i limiti di redditività Europea: valori medi dai 100 ai 250 €/MWh per le Tariffe e 1.800-5.500 €/kW per i costi d’investimento ( Capex - CAPital EXpenditure, cioè le spese in conto capitale) nella fascia Small-Hydro, ma con notevole dispersione in ragione della potenza e del paese .
La redditività assume poi aspetti migliorativi in considerazione dell’elevata durata di vita tecnica degli impianti che può superare i due cicli trentennali di rinnovamento parziale.
Si cita un esempio di due impianti con potenze rispettivamente di 1,2 e 3,5 MW che, con vita economica di 30+30 anni e Capex di 3.200 e 2.800 €/kW, secondo gli scenari previsti dalla bozza di Decreto Ministeriale 2018, vedrebbero ridursi la redditività dal 30% al 40% circa, pur restando ancora in un campo positivo: la convenienza andrebbe quindi attentamente valutata.
Fig.3 - Sostenibilità realizzativa di un impianto idroelettrico (Uni PD)
Sostenibilità dell’Ecosistema
A causa dell'alto valore economico del potenziale idroelettrico da un lato e dell’altrettanto importante valore degli ecosistemi e del paesaggio dall’altro, l'uso di piccole centrali idroelettriche si traduce spesso in un conflitto di interessi tra l'utilizzo delle energie rinnovabili e la protezione degli ecosistemi acquatici e paesaggistici. Va pertanto individuato il giusto equilibrio per la sua sostenibilità che come rappresentato in Fig.3, è all’incrocio di tre fattori principali quali l’ambiente, il contesto sociale e l’economicità.
Per poter aumentare la produzione di energia rinnovabile da Small–hydro occorre allora ridurre al minimo la compromissione dell’ecosistema e del paesaggio acquatico; la ricerca va indirizzata verso soluzioni modulari e flessibili con costi ridotti e semplicità costruttive e manutentive
Lo sviluppo per una crescita sostenibile resta così individuato nei:
- Recuperi: dell’energia persa dal rilascio dei deflussi minimi vitali (DMV), dei salti energetici minori non utilizzati o su acquedotti, sui canali irrigui, interventi sugli scarichi degli impianti di depurazione.
- Nuovi siti Small Hydro Plant (SHPP).
- “Storage” con SHPP integrati con altre FER non modulabili per servizi di rete.
Tecnologie
Le Tipologie di turbina necessarie per affrontare questa fascia di potenze sono molteplici come si può vedere dal diagramma di Fig. 4 che ne sintetizza l’impiego nella fascia di potenze da 1 a 10.000 kW in funzione del salto e della portata disponibili.
Fig.4 - Diagramma di applicazione delle tipologie di turbine per Small Hydro ( Uni PD )
Traendo spunto dagli interventi dei relatori al Convegno si può sottolineare come le tecnologie ad oggi presenti sul mercato siano le più diverse, ed in larga parte già consolidate in quanto mutuate dall’esperienza più che centenaria nella costruzione delle Turbine di taglia superiore già utilizzate nel nostro paese quali le Pelton, le Francis e le Kaplan, con le opportune semplificazioni dettate dalle taglie ridotte (vedi esempi di Fig.5).
Fig. 5- Esempi di soluzioni tecnologiche con Mini-turbine tradizionali per salti medio bassi
Ad esse si aggiungono soluzioni più innovative dedicate in special modo a recuperare energia dai bassi e bassissimi salti energetici con turbine parzialmente sommerse, vedi Fig.6, o interamente sommerse come i mini-bulbo ( Hydroalp ) le StreamDiver ( Voith ) o e le turbine tipo Wells ( UniCa ) per lo sfruttamento del moto ondoso marino.
Fig .6 – Esempi di soluzioni tecnologiche meno tradizionali con miniturbine per bassissimi salti
Le turbine apparteneneti alla fascia di potenze inerenti lo Small-Hydro fino a 15MW sono state oggetto di un iquadramento normativo internazionale: per quel che riguarda il Collaudo di Accettazione delle prestazioni all’impianto con la norma IEC 62006 che supera la UNI 10242, quest’ultima relativa alle sole Mini-turbine fino a 3 MW, e per la verifica dello Stato Vibratorio nel caso di supporti a strisciamento, dall’utilizzo della normativa ISO 20816-5.
Sviluppo incentivi e quadro autorizzativo
L’evoluzione storica dei meccanismi d’incentivazione delle Fonti di Energia Rinnovabili è rappresentata nella Fig.7 che evidenzia una criticità relativa agli orizzonti temporali sempre più limitati. Se a questa realtà si aggiungono gli inadeguati contingenti di potenza dedicati all’idroelettrico minore, la scarsa programmazione l’incertezza sul rinnovo delle concessioni in scadenza si comprende la preoccupazione espressa più volte dagli operatori.
Nella bozza di Decreto Ministeriale sulla incentivazione FER 2018-2020, i Progetti Incentivabili vengono selezionati obbligatoriamente con: l’iscrizione ai registri (per P< 1MW) o con gara d’asta al ribasso (per P>1MW). Risultano fortemente ridotti i lotti di potenza previsti: da 80 a 70 MW per i registri, quando già nel 2016 le potenze richieste per le iscrizioni erano dalle tre alle cinque volte superiori ai contingenti di potenza assegnati.
La tariffa incentivante base per nuovi impianti va dai 70-90 €/MWh per quelli a bacino o serbatoio, agli 80-140 €/MWh per quelli ad acqua fluente, acquedotti inclusi, rispetto ai 90-100 €/MWh per gli impianti a bacino, e 90-210 €/MWh per quelli ad acqua fluente del 2016.
Una diminuzione drastica di valori medi del 20- 35% risulta ingiustificata in considerazione del fatto che lo sviluppo dell’idroelettrico ed in particolare dello Small- Hydro specie nelle fascie di potenza inferiori ad 1 MW è fortemente legato alla politica nazionale degli incentivi quale strumento in grado di far rientrare in parametri di redditività accettabili lo sfruttamento di risorse energetiche altrimenti disperse.
Fig. 7 - Meccanismi d’incentivazione delle FER ( Studio Frosio )
L’iter autorizzativo per la realizzazione e/o l’ammodernamento di un impianto idroelettrico prevede diverse procedure tra loro interconnesse quali: la Concessione idroelettrica (Regionale), la Valutazione di Impatto Ambientale o Verifica di Assoggettabilità (Regionale), l’Autorizzazione Unica o PAS (Comunale), quest’ultima per impianti con P<100kW, che purtroppo non hanno un riferimento unico nazionale.
In conclusione per consentire un possibile ulteriore sviluppo dello Small- hydro, che di per se presenta ancora buone potenzialità residue, tenendo conto degli obiettivi della SEN 2017 si prevede al 2030 un notevole aumento del contributo delle fonti rinnovabili alla produzione elettrica Italiana, di oltre il 60% rispetto al 2015, e all’idroelettrico viene assegnato un incremento di 4 TWh e lo Small-hydro potrebbe contribuire al raggiungimento dell’Obiettivo con 1,5-2 TWh. Per questo occorrono le seguenti azioni da parte del legislatore:
- Semplificazione degli iter autorizzativi;
- Aumento delle quote di potenza destinate all’idroelettrico minore soggette ad incentivazione con quest’ultima mantenuta quantomeno ai livelli attuali;
- Decisioni rapide sulla legislazione relativa al rinnovo delle concessioni in scadenza.
13 giugno 2018
