La memoria presenta i risultati della ricerca sviluppata nell’ambito del progetto PO-FESR 2007-13 denominato “Hydroenergy” e finalizzato anche alla realizzazione di micro-turbine per la simultanea regolazione della portata e produzione di energia elettrica a valle di condotte idriche. La nuova turbina è costituita da una girante tipo Cross-Flow, in cui il flusso idrico, confinato tra due dischi che ruotano solidali con l’asse, attraversa due volte i canali delle pale: una prima volta in entrata ed una seconda volta in uscita dalla girante. L’innovazione introdotta nella turbina è costituita da un tegolino circolare che può parzializzare la superficie di ingresso nella girante, corrispondente ad un angolo massimo di 120° (fig.1). Il tegolino consente di mantenere costante la velocità relativa delle particelle fluide in ingresso, al variare della portata ma per condizioni di carico costante, e di effettuare facilmente il recupero energetico nelle condotte di alimentazione dei serbatoi idrici, di disconnessione e/o di compenso, mediante l’utilizzo di generatori asincroni.
Qualora la regolazione della portata avvenga originariamente mediante una valvola posta nella condotta in prossimità del serbatoio, questa potrà essere sostituita dalla turbina e la portata in uscita sarà determinata dal grado di apertura del tegolone. Qualora la portata sia regolata a monte, la posizione del tegolino potrà essere variata in funzione della pressione misurata da un manometro posto a monte della turbina, in modo da mantenere un carico pari a quello determinato dalle dissipazioni energetiche in condotta.
Vengono mostrate le metodologie di progettazione, nonché la loro validazione mediante prove di laboratorio effettuate su due prototipi. Il banco prova, appositamente costruito, è composto da un ricircolo idraulico alimentato da una pompa e da una piccola vasca in cui viene versata la portata turbinata. Un misuratore di velocità ed un manometro posto a monte della turbina consentono di misurare la potenza idraulica fornita alla macchina. Un torsiometro dinamico accoppiato all’asse della turbina misura sia la velocità di rotazione sia la coppia meccanica, consentendo quindi di calcolare il rendimento della turbina. La regolazione della portata avviene mediante la rotazione di un apposito tegolino, la cui posizione è controllata mediante PLC in base alla pressione misurata dal manometro. La sperimentazione sin qui condotta su due prototipi di potenza pari a circa 5 KW ha misurato rendimenti superiori all’80% per un range di portate variabili tra 20 l/s e 60 l/s.
Il progetto prevedeva la realizzazione di quattro impianti prototipo in altrettanti siti, selezionati all’interno di un gruppo più vasto di potenziali impianti identificati attraverso un’operazione di scouting effettuata all’interno della Regione Sicilia. Tra gli impianti prototipo selezionati vi è l’impianto denominato Eucaliptus, nel comune di Catania. In tale impianto una condotta di adduzione interna del diametro di 200 mm, che alimenta una piccola vasca di disconnessione idraulica situata all’interno del centro abitato, è caratterizzata da una variabilità giornaliera della portata. L’installazione della turbina proposta ha permesso di recuperare circa 10 kWe,p, con un carico idraulico residuo di circa 35 m, e di regolare la portata da 10 l/s a 40 l/s, con l’azionamento automatico del tegolino conseguente alla lettura del livello idrico nella vasca di carico (fig.2).
di G. Morreale, V. Sammartano, M. Sinagra, T. Tucciarelli – Università degli Studi di Palermo
R. Gueli– GetOpen Srl
Questo abstract fa parte di una serie di interventi tecnici che verranno presentati durante il Convegno “Università e mondo dell’industria: collaborazione e trasferimento tecnologico” – H2O Bologna 22/24 ottobre. Leggi il programma
