Impianti idroelettrici ad accumulo all'interno dello scenario energetico italiano

Recently, due to the climate change process, more attention has been put on the environmental effects of human activities on the planet, mainly focusing on reducing the greenhouse emissions, on the caretaking of ecosystems and working on achieving a higher sustainability in the energetic and industrial sectors. In recent years western countries, including Italy, have embraced the choice of a much greener energy production using renewable resources, by creating solar plants and wind turbine parks. Even though they can completely produce clean energy, these new power plants have a big downside: their functioning relies on renewable resources that are highly affected by time. This aspect can be a big problem in granting stability to the national power grid both on the case of excess energy production and on the times when the plants are not able to function (for example due to the lack of sun rays or strong winds). In this scenario, hydroelectric power plants still play an important role, not only on the direct power production aspect but also on maintaining the power grid stability. This last aspect is granted by basically only one type of hydroelectric power plant: the pumped-storage plants. These are not only able to produce energy when there is a fast and unexpected increase of power demand but also to accumulate power when the national energy production is higher than the real power consumption. With the goal of learning more on the role played by the pumped-storage plants in the Italian energetic scenario, this worksheet is part of a bigger project consisting of creating a national database reporting the main information about the hydroelectric power plants present on the Italian territory like the type of power plant and theirs operative conditions of head, discharge and efficient power. The main goal of this thesis is working on the making of the first iteration of the database, focusing more on the pumped-storage plants. The worksheet consists in doing research in the literature and on the sites of the main power production companies the operating conditions and the information regarding power and annual production of this type of power plant. With these data it has been possible to work on a comparison between the different type of power plants, not only hydro power but also solar plants and wind turbine parks which resulted on the evidence of the highly strategic role of pumped-storage plants in the production and management of the national power grid. In the first part of this worksheet, it is described the Italian energy production characterizing the diverse contributes of the different renewable resources in the totality of energy production. After that, the focus is placed on classifying and describing the different types of hydroelectric power plants. In the next part is a general description of the pumped-storage plants leading into the characterizing of some of the Italian pumped-storage plants, of which information were found, collocated on the Italian soil. In particular, the energy production groups are analyzed and compared with each other. In the end, after describing the realization and the structure of the database, we finally compared qualitatively the power and the annual power production of pumped-storage plants with the totality of hydroelectric power plants, showing their relevant role of the power grid management.

Recentemente, a seguito del processo di cambiamento climatico in atto, è stata posta maggiore attenzione all’impatto ambientale delle attività antropiche sul pianeta, concentrandosi principalmente sulla riduzione delle emissioni di gas serra e sulla salvaguardia degli ecosistemi e lavorando nell’ottica di garantire una maggiore sostenibilità in ambito industriale ed energetico. Di conseguenza molti paesi hanno puntato sulle fonti rinnovabili disponibili. Tali impianti, nonostante permettano di produrre energia in maniera completamente pulita, presentano purtroppo una grande controindicazione: il loro funzionamento dipende infatti da fonti energetiche altamente variabili nel tempo, aspetto che può costituire un problema non da poco nell’ottica di garantire stabilità alla rete elettrica nazionale sia nel caso in cui tali impianti producano troppa energia, sia nei momenti in cui tali impianti siano impossibilitati a funzionare (mancanza di luce solare o correnti d’aria deboli). All’interno di questo scenario, gli impianti idroelettrici ricoprono ancora un ruolo rilevante, sia dal punto di vista della produzione diretta di energia elettrica, sia dal punto di vista del mantenimento della stabilità della griglia elettrica nazionale. Quest’ultimo aspetto è appannaggio praticamente completo degli impianti di pompaggio o ad accumulo, i quali sono in grado di lavorare sia in modalità di produzione di energia quando la griglia ha necessità di sopperire velocemente ad una richiesta improvvisa di energia elettrica, sia in modalità di accumulo di energia quando la produzione di energia a livello nazionale è più elevata dell’effettiva richiesta a livello di consumi. Con l’obbiettivo di approfondire il ruolo ricoperto dagli impianti ad accumulo all’interno dello scenario energetico italiano, il presente elaborato di tesi si inserisce all’interno di un progetto più ampio, consistente nella creazione di un database nazione contente le informazioni principali relative alle centrali idroelettriche presenti sul territorio nazionale, come ad esempio la loro tipologia e le loro condizioni operative di salto, portata e potenza efficiente. L’obbiettivo primario di questa tesi è stato quindi quello di lavorare alla realizzazione di una prima versione del database, soffermandosi in particolare sulle centrali ad accumulo. L’elaborato si prefigge di operare una ricerca in letteratura e sui siti dei principali produttori energetici nazionali delle condizioni operative e delle informazioni relative a potenza e producibilità annua di tali impianti idroelettrici. Da questi dati è stato possibile realizzare un confronto con altre tipologie di impianti, sia idroelettrici, che solari ed eolici, dal quale si è dimostrato il forte ruolo strategico ricoperto dalle centrali idroelettriche ad accumulo nella produzione e gestione della rete elettrica nazionale. Nella prima parte della tesi è stata descritta la produzione energetica italiana osservando i contributi delle varie fonti energetiche rinnovabili nella totalità di energia prodotta. In seguito, si è posta l’attenzione sulle centrali idroelettriche con una breve classificazione e descrizione delle varie tipologie. Si sono descritte dal punto di vista generale le centrali ad accumulo per poi andare a caratterizzare alcune di quelle presenti sul territorio nazionale e di cui si sono reperiti i dati. In particolare, si sono messe in luce le varie tipologie di gruppi produttivi utilizzati in questi impianti avendo cura di descrivere anche le differenze tra gli stessi. Nella parte finale, dopo aver descritto la realizzazione e la struttura del database, si è svolto il confronto qualitativo tra la potenza e la producibilità annua delle centrali idroelettriche ad accumulo rispetto alla totalità delle centrali idroelettriche, di fatto dimostrando il loro ruolo di rilevanza nella gestione della rete elettrica.