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Modellazione meteo-idrologica finalizzata alla gestione di impianti idroelettrici

Informazioni tesi

  Autore: Giuseppe Colucci
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2009-10
  Università: Università degli Studi della Basilicata
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria per l'ambiente e il territorio
  Relatore: Salvatore Manfreda
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 267

L’incremento dell’utilizzo di energia rinnovabile costituisce uno degli obiettivi fondamentali stabiliti dalla Comunità Europea: una delle più importanti fonti è quella idroelettrica che, in Italia, attualmente copre circa il 70% della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. Ai fini dell’ottimizzazione della produzione e della collocazione in Borsa Elettrica, è importante per i gestori avere a disposizione le previsioni degli afflussi per i giorni successivi. Attualmente non esiste un metodo in grado di fornire in anticipo ai gestori degli impianti quanta acqua sarà disponibile nei fiumi, e quindi nei serbatoi, ma nonostante ciò, passi da gigante sono stati compiuti tanto dalla modellistica meteorologica quanto da quella idrologica. Malgrado i grandi progressi compiuti dalla modellistica e dalle reti osservative, la capacità di previsione dei fenomeni meteorologici rimane in molti casi inadeguata per la gestione dei serbatoi. Tra le diverse procedure suggerite dalla comunità scientifica, l’utilizzo di modelli idrologici distribuiti in cascata a modelli meteorologici ad area limitata, viene riconosciuto come una delle strade più promettenti. I modelli meteorologici di nuova generazione sono infatti capaci di prevedere i campi delle variabili meteorologiche con risoluzione spaziale e temporale molto elevate, abbastanza vicine a quelle necessarie per una simulazione dettagliata della risposta idrologica del bacino idrografico.
Il lavoro di tesi, nato nell’ambito di una convenzione stipulata tra il D.I.F.A. (Dipartimento di Ingegneria e Fisica dell’Ambiente) dell’Università degli Studi della Basilicata e l’ERSE S.p.A. (Enea- Ricerca sul Sistema Elettrico), ha l’obiettivo di accoppiare, creando una opportuna interfaccia, un modello di previsione meteorologica ad area limitata (COSMO-LAMI) con un modello idrologico distribuito (DREAM), al fine di creare strumenti necessari alla ottimizzazione della produzione di energia elettrica da grandi e piccoli invasi, mediante la previsione delle portate fluviali con 1, 2, 3 giorni di anticipo.

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INTRODUZIONE A causa di un consistente aumento della richiesta di energia, le risorse di combustibili fossili stanno diventando sempre più scarse e a questo progressivo depauperamento si è aggiunto uno sviluppo dell’energia atomica regolato e limitato a causa di problematiche riguardanti strettamente la salute umana. Di conseguenza, si è manifestato un rinnovato interesse nei confronti delle energie rinnovabili ivi inclusa l’energia idroelettrica. Rispetto alle altre forme di energia, l’idroelettrico è pulito: non richiede l’utilizzo di combustibile fossile, offrendo in tal modo enormi vantaggi economici, sebbene il costo del suo sviluppo sia più elevato rispetto a quello dell’energia termica. L’idroelettrico è inoltre molto appetibile grazie alla rapida condizione di start-up e alla capacità di saper ben rispondere alle richieste di picco, e in Paesi come Brasile, Canada, Cina, Stati Uniti, Russia, Norvegia, Giappone e Svezia rappresenta una delle forme energetiche maggiormente prodotte e utilizzate. L’idroelettrico è una tecnologia relativamente semplice ed economicamente interessante: nonostante i tempi di costruzione siano lunghi e richiedano grandi investimenti di capitale, i costi di produzione elettrica sono tra i più bassi in assoluto. I bacini idroelettrici sono il modo ideale per immagazzinare energia da utilizzare nei momenti necessari e, in molte nazioni, tra cui l’Italia, avviene comunemente che i bacini vengano “caricati” di notte utilizzando energia termoelettrica in eccesso, così da disporre di una riserva per il giorno successivo che può entrare in funzione in pochi istanti durante i picchi giornalieri di domanda energetica. Le prospettive di espansione dell’energia idroelettrica, sono indirizzate verso il “piccolo è bello”, cioè verso impianti di potenza inferiore ai 10 MW, talvolta anche pochi kW, che possono sfruttare flussi idrici piccoli ma costanti. Nonostante i numerosi lati positivi connessi a questa forma di energia, un grande problema per le imprese produttrici di idroelettrico, è che le grandi variazioni nella portata dei fiumi e la mancanza di previsioni meteorologiche a lungo termine, rendono difficile determinare quanta acqua nelle loro dighe deve essere accumulata e liberata. Ciò perché, il susseguirsi di inverni secchi e freddi, non solo comporta un elevato consumo di energia elettrica per il riscaldamento, ma determina contemporaneamente il rischio che i livelli dei serbatoi idroelettrici siano bassi in primavera proprio a causa della precedente alta richiesta di energia. Anche se la neve si sciogliesse, questa non sarebbe comunque sufficiente a riempire le dighe, e ciò potrebbe portare ad un drastico aumento dei prezzi per l’energia nel corso dell’anno. Le società devono 7

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Parole chiave

borsa elettrica
fisica dell'atmosfera
idrologia
impianto idroelettrico
invaso
lami
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