Piccoli salti, grandi vantaggi

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automazioneoggi
speciale
Piccoli salti,
grandi
vantaggi
TDE Macno ha
partecipato alla
realizzazione di un
impianto di
produzione di energia
pulita che ha reso
remunerativi salti
d’acqua molto ridotti
RAFFAELE DAL MONTE
P
Un impianto a
forza idraulica
utilizza la
differenza
dell’energia
potenziale tra
due diversi punti
in un corso
d’acqua
rodurre energia pulita, sfruttando il dislivello dell’acqua mediante viti perpetue a
forza idraulica (coclea) e a elevata efficienza è la sfida raccolta da TDE Macno
in collaborazione con AIS - Automation
Integrated Solution e Ritz Atro: nell’impianto La Thuile
Aosta è stata realizzata infatti un’applicazione di
Opendrive inverter/Active Front End per la rigenerazione
in rete con generatore asincrono da 90 kW. Questo impianto produce energia elettrica sfruttando piccoli salti d’acqua
fino a poco prima non remunerativi: negli impianti idroelettrici tradizionali l’alternatore è collegato direttamente
alla linea di distribuzione di Enel e le eventuali variazioni
di portata del canale vengono gestite con delle regolazioni
meccaniche sulla turbina; gli impianti con vite di
Archimede invece non dispongono di regolazioni meccaniche quindi eventuali variazioni di portata saranno gestite
agendo sulla velocità di rotazione della coclea. Questo è
possibile installando un sistema composto da AFE e inver-
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per il filtraggio dell’acqua da
detriti
alluvionali
e
per
l’allontanamento della fauna ittica, non sono necessari: corpi flottanti e pesci possono oltrepassare
la coclea senza ostacoli e senza
danni; si evitano così le dispersioni energetiche riconducibili alla
riduzione del cosiddetto salto (o
Gli impianti con vite di
Archimede non
dispongono di
regolazioni meccaniche: le
variazioni di portata saranno
gestite agendo sulla velocità di
rotazione della coclea
ter: l’inverter provvede alla regolazione di velocità indipendentemente dalla rete Enel, mentre l’AFE provvede a
rigenerare in sincronismo con la rete.
La storia insegna
differenza piezometrica) o a perdite di portata. La grande
ampiezza di fessure della griglia grossolana, installata in
testa all’impianto, consente inoltre di ridurre le quantità
incidenti di materiale vagliato e i relativi costi per lo smaltimento. La soluzione si caratterizza per il fatto di non
richiedre alcuna regolazione meccanica e per la capacità di
adattarsi in maniera autoregolante alla frequenza di rete e
alla portata d’acqua. Il grado di rendimento, inoltre, è alto
e il corso del rendimento è costante e stabile; solidità, robustezza, resistenza all’usura, brevissimi periodi di fermo
macchina sono ulteriori vantaggi offerti da una soluzione
che richiede minori opere e minori costruzioni murarie al di
sotto del livello del suolo.
La coclea idraulica è conosciuta fin dall’antichità come
ruota o chiocciola di Archimede, nuovo è il brevetto di utilizzazione sulla pompa a chiocciola di Archimede, attraverso il quale l’inversione del funzionamento energetico realizza una macchina per la produzione di energia. Un
impianto a forza idraulica utilizza la differenza dell’energia
potenziale tra due diversi punti in un corso d’acqua:
l’acqua, grazie alla caduta dal punto più alto del suo naturale scorrimento, viene utilizzata dal rotore trasformando
l’energia potenziale in lavoro meccanico/energia elettrica e Il controllo dell’impianto
tornando così nuovamente a scorrere nel letto del corso Il controllo della centrale è stato realizzato da AIS
d’acqua stesso; diviene dunque possibile sfruttare questa Automazione, che ha sviluppato il quadro elettrico dell’imfonte naturale e rinnovabile di
energia garantendo il pieno
rispetto ambientale e generando energia elettrica a zero
emissioni. La coclea idraulica
è inseribile in maniera ottimale nell’ambiente, senza effetti
perturbatori: variazioni e
instabilità del livello e della
quantità d’acqua, sia a monte
che a valle dell’impianto,
influiscono solamente in maniera secondaria e non causano nessun influsso sul funzionamento e sul conseguente
esercizio della vite perpetua a
forza idraulica. Con questa
soluzione, che permette di
sfruttare potenziali minimi a
partire da 1 kW, griglie e sgri- TDE Macno propone una gamma completa di azionamenti idonei ad applicazioni
gliatori, normalmente utiliz- per la rigenerazione ad acqua, eolica e solare
zati con turbine tradizionali
MAGGIO 2009 • AUTOMAZIONE OGGI 324
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pianto, mentre TDE Macno ha fornito il sistema di conversione a quattro quadranti inverter/AFE della serie
Opendrive da 90kW. L’apparecchiatura elettrica, rispondente alla normativa Enel DK5740, oltre alla sezione di
potenza comprende il PLC di controllo, tramite il quale
viene gestito completamente l’impianto. La centrale normalmente non è presidiata, per cui il sistema di controllo
provvede autonomamente a gestire le sequenze di funzionamento e gli allarmi. Nel caso di allarmi gravi, la centrale si arresta in sicurezza e tramite la teleassistenza richiede l’intervento del personale addetto alla manutenzione.
La logica di controllo è stata sviluppata in modo da differenziare gli allarmi in lievi e gravi: nel primo caso gli allarmi vengono segnalati e l’impianto continua a lavorare, nel
secondo caso si arresta l’impianto elettricamente o meccanicamente. La logica di controllo dell’impianto prevede
una fase di avviamento a velocità minima, durante la quale
si verifica lo stato elettrico e meccanico del sistema, e una
successiva fase di lavoro alla velocità impostata o regolata
in funzione del livello dell’acqua. Il sistema di conversione inverter/AFE, da parte sua, è costituito dalla serie di
azionamenti digitali Opendrive, caratterizzata da flessibilità di impiego, elevate prestazioni dinamiche e semplicità
di utilizzo. Opendrive, disponibile nelle taglie da 3 a 1
MW 230 Vc.a. - 460 Vc.a. - 690 Vc.a., può controllare
motori asincroni in modalità inverter sensorless/vettoriale,
motori brushless standard, lineari e torque, motori a riluttanza e può essere usato indifferentemente come inverter o
come AFE, configurando semplicemente il ‘firmware’ di
controllo. La sezione di potenza c.a./c.c. è costituita dal
modulo Active Front End Opdafe che permette il recupero
dell’energia, in sincronismo con la frequenza di rete e a
basso contenuto armonico. Le principali caratteristiche del
sistema sono la generazione della corrente di linea sinusoidale a basso contenuto armonico (THD <3 per cento),
in fase con la tensione di rete; la compensazione delle
variazioni di tensione; lo scambio bidirezionale della
potenza; la potenza generata in rete che è solo di tipo attivo; il fattore di potenza unitario con possibilità di compensare eventuali variazioni induttive o capacitive dell’impianto; la connessione diretta in rete del generatore tramite comando di by-pass. Quest’ultima caratteristica è una
funzione sviluppata appositamente per gestire il collegamento diretto e in sincronismo con la rete del generatore,
eliminando le perdite di inverter e AFE: il PLC effettua un
monitoraggio della velocità dell’alternatore e se la stessa
permane prossima alla nominale per un certo tempo e il
livello dell’acqua si mantiene pressoché costante, il PLC
dà il consenso per attivare la funzione di by-pass; durante
il funzionamento in parallelo dell’alternatore, il PLC continua a monitorare il livello del canale di alimentazione in
modo da evitare sovraccarichi all’alternatore, gestendo le
paratoie di scarico; nel caso in cui il livello del canale
scenda sotto un determinato livello, si provvederà a ripor■
tare il sistema sotto inverter/AFE.
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