Costi e Manutenzione delle Coclee Idrauliche per la Produzione di Energia

Fin dalle origini, quella idroelettrica è stata ed è ancora, fra le più importanti e primissime fonti di energia rinnovabile al mondo. In Italia, copre il 10-15% del fabbisogno energetico nazionale.

Principio di Funzionamento delle Turbine Idrauliche

L’energia potenziale e cinetica dell’acqua si trasforma in energia meccanica disponibile all’albero della turbina e quindi, mediante il generatore, in energia elettrica. Nel campo delle piccole portate, si collocano molto bene le turbine a vite idraulica e le micro-turbine, prodotte in base alla disponibilità dell’acqua dovuta alle fluttuazioni del territorio.

Tipologie di Turbine Idrauliche

Esistono diverse tipologie di turbine idrauliche, ognuna adatta a specifiche condizioni di flusso e dislivello:

Turbine Pelton: Utilizzate soprattutto nei bacini idroelettrici alpini, per salti d’acqua medio alti che vanno dai 50 ai 1200 metri. Il distributore a più getti consente la migliore regolazione della portata allo scopo di ottimizzare l’efficienza energetica dell’intera macchina.
Turbine Francis: Molto diffuse e sfruttano il dislivello d’acqua compreso tra una decina e qualche centinaio di metri. Il distributore vero e proprio, solitamente con pale regolabili, indirizza invece l’acqua verso le palette della girante.
Turbine Kaplan: Permettono numerose applicazioni, anche in settori molto diversi. Sono utilizzate in presenza di salti generalmente piccoli e fino a una cinquantina di metri, che può giungere fino a un centinaio di metri cubi al secondo. Possono essere costruite con l’asse verticale, orizzontale o inclinato, nonché in camera asciutta o bagnata.
Turbine a Bulbo: Sono ricavate dalle turbine Kaplan e risultano molto più semplici. Vengono solitamente utilizzate su livelli di qualche metro.

La Coclea Idraulica: Un'Alternativa Innovativa

Le turbine a Vite idraulica o Coclea sono conosciute anche come ruota di Archimede. Spesso identificata come vite di Archimede, si pone come un’innovazione significativa nel settore delle energie rinnovabili, specialmente nell’idroelettrico. Storicamente la vite di Archimede è nata per il funzionamento come pompa.

Con la coclea idraulica è possibile sfruttare salti d'acqua a partire da un metro e portate di oltre 9.000 lt/sec. Per portate superiori è possibile installare coclee in parallelo. Produrre energia elettrica mediante una coclea idraulica significa produrre energia in modo completamente rinnovabile e nel pieno rispetto dell'ambiente, con la garanzia di una sicura redditività. La coclea idraulica PAE sfrutta i salti particolarmente bassi e garantisce un rendimento elevato e costante, anche in caso di forti variazioni di portata d'acqua.

Si dimostra particolarmente efficiente in situazioni dove i dislivelli sono limitati e le portate sono elevate, come in piccoli corsi d’acqua o in contesti dove la costruzione di grandi infrastrutture idrauliche non è possibile o non è desiderabile. Si adatta inoltre molto bene agli ambienti in cui è necessario minimizzare l’impatto ambientale e paesaggistico, non richiede grandi sbarramenti o modifiche significative al corso d’acqua, preservando l’ecosistema fluviale.

Il principio di funzionamento della turbina a coclea si basa su quello di una vite di Archimede immersa parzialmente nell’acqua, che la attraversa dall’alto verso il basso lungo il suo asse. La capacità produttiva varia in base alle dimensioni dell’installazione e alle caratteristiche del sito. Le turbine a coclea trovano applicazione in diversi ambiti, dai piccoli sistemi di irrigazione agricola alla generazione di energia per comunità rurali o aziende.

La turbina a coclea si distingue per l’elevata produzione di energia. Un chiaro esempio è l’installazione di Goito, con una produzione energetica di 1200 kWh/giorno, che dimostra un’alta efficienza nella conversione dell’energia idraulica in energia elettrica. Un punto di forza della turbina a coclea è la sua capacità di mantenere un’alta efficienza operativa anche con flussi d’acqua che variano. La turbina di Archimede o coclea è una macchina volumetrica per cui la portata che attraversa la turbina dipende solo dal numero di giri.

Le moderne turbine a coclea possono essere equipaggiate con sistemi di controllo e monitoraggio da remoto.

Vantaggi delle Turbine a Coclea

Flessibilità Operativa e Ampio Campo di Funzionamento: le turbine a coclea si adattano bene a diversi ambienti, come canali irrigui e scarichi di impianti di depurazione, e possono funzionare efficacemente con una o due coclee in parallelo.
Produzione di Energia e Sostenibilità Ambientale: le turbine a coclea hanno dimostrato una capacità produttiva notevole, con esempi che vanno dai 900 ai 1200 kWh giornalieri.
Monitoraggio e Gestione Avanzata: un aspetto chiave è la capacità di monitorare e gestire l’impianto a distanza attraverso software dedicati. Il software di monitoraggio consente agli operatori di accedere ai dati dell’impianto in tempo reale da dispositivi come PC, tablet e smartphone.
Manutenzione Semplificata: le turbine a coclea richiedono manutenzione semplice e poco frequente, un vantaggio significativo in termini di costi operativi e di tempo. L'impianto non necessita di griglia fine e di sgrigliatore.

Costi di Costruzione e Manutenzione

I costi di costruzione di un impianto che sfrutta l’impiego di una coclea idraulica comparati a qualsiasi altro tipo di turbina sono decisamente inferiori. A monte dell’impianto trova alloggio una griglia dalle fessure larghe (10-20 cm) che riduce fortemente le quantità incidenti di materiale vagliato e automaticamente i costi per il suo smaltimento. Per il minore battente d’acqua in uscita, le viti idrauliche non hanno bisogno di alcun lavoro nella zona dello scarico a valle. A causa del minore battente d’acqua, inoltre, le viti idrauliche non necessitano, se confrontate con gli impianti a turbina, di alcun lavoro di costruzione nel sottosuolo a livello dello scarico a valle.

Se mantenuta in modo consono, la coclea idraulica, è in grado di funzionare per un tempo illimitato.

Incentivi per l'Energia Rinnovabile

Generando energia pulita, un impianto a coclea idraulica non impatta sull’ecosistema e può godere pertanto degli incentivi per la produzione di energia da fonti rinnovabili, in particolare della tariffa omnicomprensiva per ogni chilowatt prodotto per una durata di 20 anni nel caso in cui si richieda l’iscrizione a Registro dell’impianto (D.M.

Con l’avvento della liberalizzazione del mercato elettrico, noto come Decreto Bersani (D. Lgs., questo meccanismo permette alle imprese che producono energia da fonti convenzionali come il petrolio, il carbone e il metano di rispettare la legge che li obbliga ad usare fonti rinnovabili per il 2% (percentuale che si incrementa progressivamente negli anni successivi al primo). In questo modo, le imprese che non producono direttamente tale percentuale di energia pulita, rispettano la Legge acquistando i certificati verdi da altri produttori. Il prezzo dei certificati verdi si forma sul mercato in base alla legge della domanda e dell’offerta.

Al mercato dell’energia può accedere qualsiasi utente dal settore pubblico, al privato fino al comune cittadino. L’unica clausola vincolante è il possesso del titolo autorizzativo concesso dalla regione in cui è situato il luogo del potenziale impianto.

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