Lo sfruttamento del potenziale idroelettrico dei corsi d'acqua montani minori

The thesis begins with a brief introduction which aims to underline the deep connection between the availability of energy per capita and the quality of life, highlighting the problems related to the methods of generating energy. Having to face the dangerous and imminent threats posed by climate change, the entire world is turning to sustainable development, which finds its roots on the diversification of the energy mix and on renewable resources, such as hydroelectric energy. To begin with, the first chapter retraces the most important steps that marked the history of hydroelectric energy in Italy, starting with the birth of the first hydraulic turbine to then analyse the key role that this energy source actually plays in the national energy mix, despite it circulating poorly at first. Secondly, hydropower plants are described, focusing on their components and peculiarities, investigating their functions to classify them in four different ways. The second chapter focuses on the opportunity to exploit the hydroelectric potential of minor mountain streams, relying on the artificial barriers that can be found along their courses. In this perspective, mini hydro, a technology which still draws considerable attention due to its large development margins and limited investment costs, proves to be notably suitable to play this role. Furthermore, considerations have been done on the impact that hydroelectric plants can have on the environment, as well as on the safeguard of river ecosystems thanks to the use of fish ladders. Finally, in the last chapter, the analysis continues focusing on two of the turbines that could potentially be used for mini hydro, more specifically the Archimedes screw and the Kaplan turbine. In particular, the chapter examines their construction and operating characteristics, introducing the physical quantities that better describe their functioning and performance.

La trattazione si apre con una breve introduzione che vuole rimarcare il profondo legame esistente tra la disponibilità di energia pro capite e la qualità della vita evidenziando, al contempo, i problemi correlati ai metodi di produzione dell’energia elettrica. Al fine di contrastare la sempre più incombente minaccia dei cambiamenti climatici, il mondo ha rivolto il proprio sguardo verso lo sviluppo sostenibile, fondato sulla diversificazione del mix energetico e sull’utilizzo delle fonti rinnovabili, tra le quali è frequentemente annoverata l’energia idroelettrica. Nel primo capitolo vengono inizialmente ripercorse le tappe che hanno segnato la storia dell’energia idroelettrica in Italia, dalla nascita delle prime turbine fino all’importante ruolo che tale fonte attualmente ricopre nel mix energetico nazionale, passando per i rallentamenti che la sua diffusione ha subito. Successivamente, gli impianti idroelettrici sono descritti nelle loro componenti e peculiarità, analizzati nel loro funzionamento e classificati in quattro modi distinti. Il capitolo seguente è incentrato sulla possibilità di sfruttare il potenziale idroelettrico dei corsi d’acqua montani minori, facendo affidamento sulle opere di sistemazione idraulica già presenti lungo il loro corso. In quest’ottica, si rivela particolarmente adatto l’idroelettrico minore, una tecnologia posta al centro dell’attenzione per i suoi grandi margini di sviluppo e i limitati costi d’investimento. Inoltre, si è lasciato spazio a delle considerazioni riguardanti l’impatto che gli impianti idroelettrici possono avere sull’ambiente, nonché alla tutela degli ecosistemi fluviali grazie all’uso delle scale di risalita per i pesci. Nell’ultimo capitolo, particolare attenzione è stata dedicata a due delle possibili turbine che si possono adottare per il mini-idroelettrico, cioè la coclea idraulica e la turbina Kaplan. Ne sono state esaminate le caratteristiche costruttive e operative, introducendo le grandezze fisiche che meglio ne descrivono il funzionamento e le prestazioni.