Al Politecnico di Losanna si lavora su uno dei temi che saranno centrali per l’idroelettrico del futuro: la crescente concentrazione di sabbia nell'acqua, che erode le turbine
(Rinnovabili.it) – In Italia le centrali idroelettriche soddisfano più del 13 per cento dei consumi interni lordi di elettricità. Una percentuale consistente che negli ultimi anni ha registrato una grave flessione. La ridotta piovosità, legata al clima secco e caldo che ha interessato l’Italia, si è ripercossa in maniera evidente sull’output da fonte idrica. Dal 2015 al 2016 la produzione è scesa e la quota nei consumi è calata del 6,8%. E per quest’anno il calo dovrebbe essere ancora più evidente.
La continua evoluzione di fiumi e flussi idrici, da cui dipendono le centrali idroelettriche, pone alla comunità sfide per lo più irrisolte. Cambiamento climatico e stress ambientali stanno incidendo in maniera evidente sugli impianti e non si tratta solo di una riduzione dei flussi. Come spiegano i ricercatori del Politecnico di Losanna (EPFL), uno dei problemi che sta acquistano peso con l’evolversi del clima è l’impatto dei sedimenti sulle turbine, che costituiscono la componente principale di queste macchine.
“In Svizzera, i ghiacciai e la neve si sciolgono sempre più velocemente. Ciò influenza la qualità dell’acqua, aumentando la concentrazione di sedimenti”, ha affermato François Avellan, direttore del laboratorio Macchine idrauliche (FWHM) e uno degli autori dello studio. “Questi sedimenti sabbiosi sono molto aggressivi ed erodono le turbine”.
In questo modo si altera l’efficienza di produzione, danneggiano le macchine e aumentando le vibrazioni del sistema, oltre che alla frequenza e al costo delle riparazioni. Il risultato? La vita utile delle turbine si riduce.
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Con il sostegno della Commissione per la tecnologia e l’innovazione (CTI), l’EPFL ha collaborato con la General Electric Renewable Energy allo scopo di comprendere e prevedere il processo di erosione del sedimento. L’obiettivo è quello di allungare la durata della vita delle centrali idroelettriche grazie a macchine più resistenti e a strategie operative più efficaci.
“L’erosione del sedimento, come molti altri problemi in natura, è un fenomeno multiscala. Significa che il comportamento osservato a livello macroscopico è il risultato di una serie di interazioni a livello microscopico”, spiega Sebastián Leguizamón, co-autore dello studio.
Per questo motivo i ricercatori hanno optato a loro volta per una soluzione multiscala, modellando separatamente i due processi coinvolti. A livello microscopico, si sono concentrati sull’impatto estremamente rapido delle piccole particelle che colpiscono le turbine, tenendo conto di parametri quali l’angolo, la velocità, la dimensione, la forma – e anche la composizione – della sospensione. A livello macroscopico, hanno esaminato come i sedimenti vengono trasportati dal flusso d’acqua. Con queste informazioni in mano, il team può ora passare alla fase successiva che consiste nella caratterizzazione dei materiali utilizzati nelle turbine.
