Sulla strada verso impianti idroelettrici rispettosi dei pesci
Nell'ambito del progetto UE "FIThydro", i partner industriali e di ricerca hanno analizzato gli effetti ecologici dell'energia idroelettrica. Il Laboratorio di Idraulica, Idrologia e Glaciologia (VAW) dell'ETH di Zurigo ha sviluppato un sistema di protezione e guida che indirizza i pesci in migrazione oltre la turbina.
Le centrali idroelettriche hanno talvolta un forte impatto sull'ambiente. Arginano i fiumi, modificano l'habitat acquatico e ostacolano la migrazione dei pesci, che possono essere feriti mortalmente da turbine, schermi o sfioratori.
La legge svizzera sulla protezione delle acque e la direttiva quadro europea sulle acque mirano a mitigare questi effetti negativi. Tuttavia, le turbine eoliche più vecchie, in particolare, spesso non soddisfano i nuovi requisiti e devono essere adattate. Ogni centrale deve determinare individualmente quali misure sono appropriate in ogni caso specifico.
"È importante incorporare concetti specifici per regione per il passaggio dei pesci che tengano conto delle esigenze delle specie locali, delle condizioni idrauliche specifiche del sito e della progettazione di ogni centrale elettrica", spiega Robert Boes, professore di ingegneria idraulica e capo del laboratorio di idraulica, idrologia e glaciologia (VAW) dell'ETH di Zurigo.
Impianti idroelettrici studiati in tutta Europa
VAW ha partecipato al progetto quadriennale "FIThydro" del Consiglio europeo della ricerca. Un team di progetto composto da 26 istituti di ricerca e aziende europee ha studiato l'impatto delle turbine eoliche sull'ecosistema fluviale e in particolare sui pesci in 17 località di otto Paesi. VAW ha sponsorizzato diversi studi di laboratorio e sul campo, alcuni dei quali sono stati condotti con partner regionali.
Inizialmente, VAW ha analizzato i metodi e gli approcci esistenti per valutare l'impatto ambientale delle turbine eoliche e le misure di bonifica presso le centrali fluviali di Schiffmühle sulla Limmat e di Bannwil sull'Aare, oltre che in laboratorio. "Volevamo colmare le lacune delle nostre conoscenze e scoprire come migliorare la situazione attuale e le misure adottate finora", spiega Boes.
I pesci migrano a monte e a valle
Ad esempio, non si sapeva esattamente quali canali di pesca a monte e a valle delle centrali elettriche fossero adatti a quali specie e in quali condizioni i pesci potessero trovarli. I ricercatori di VAW e i loro partner hanno analizzato i flussi (idraulici) presso la turbina eolica di Schiffmühle e hanno marcato i pesci con tag transponder passivi per osservare le loro rotte migratorie nell'area della centrale. Il monitoraggio mostra che molte specie ittiche della Limmat utilizzano efficacemente i passaggi tecnici e quasi naturali per spostarsi a monte.
I pesci che migrano a valle devono nuotare attraverso le turbine delle centrali idroelettriche se non ci sono mezzi di discesa alternativi. Nel farlo, i pesci possono ferirsi sulle pale delle turbine. Sono inoltre esposti a forti oscillazioni di pressione. Presso la centrale idroelettrica di Bannwil, i partner del progetto hanno studiato in modo più approfondito il passaggio dei pesci a valle attraverso le turbine e lo sbarramento, utilizzando sensori ad alta tecnologia, tecnologie di monitoraggio e modelli.
Lo studio ha dimostrato che il passaggio delle centrali idroelettriche può essere pericoloso per i pesci, e non solo a causa delle turbine: Quando scendono dagli sbarramenti, possono anche ferirsi nel bacino di calma a causa delle forti correnti o perdere l'orientamento, diventando così facile preda dei predatori. "I nostri risultati possono aiutare a sviluppare turbine compatibili con i pesci, ad adattare il funzionamento delle centrali elettriche durante i periodi di migrazione dei pesci e a consentire ai pesci di scendere in sicurezza oltre lo sbarramento", spiega Ismail Albayrak, scienziato senior e project manager di VAW.
Un nuovo sistema di guida per i pesci
I ricercatori del VAW hanno inoltre condotto in laboratorio approfonditi test idraulici con rastrelli per comprendere meglio il comportamento delle specie ittiche locali nelle correnti turbolente. Su questa base, hanno sviluppato un nuovo sistema di protezione e guida per i pesci che migrano a valle, denominato Sistema di bypass a barre curve (CBR-BS).
Il fulcro del CBR-BS è un rack verticale con barre di forma speciale. Queste creano forti vortici localizzati che dirigono i pesci lontano dalla griglia e verso un bypass. Ciò consente al rastrello di guidare in modo sicuro una varietà di specie ittiche di dimensioni diverse oltre la turbina. Allo stesso tempo, il sistema di protezione è progettato in modo tale da avere un impatto minimo sul funzionamento della turbina eolica.
"FIThydro" è stato ufficialmente completato alla fine del 2020. Tuttavia, gli scienziati sottolineano che in Europa non esistono ancora soluzioni collaudate per la protezione dei pesci e la migrazione a valle, soprattutto per le grandi turbine eoliche. Per Boes e Albayrak è quindi chiaro che continueranno la loro ricerca. "Il prossimo passo logico è un impianto pilota e dimostrativo in cui vogliamo testare un sistema di bypass CBR in condizioni reali", afferma il professore di ingegneria idraulica.
Strumenti e wiki liberamente accessibili
Oltre a numerosi casi di studio sulle turbine eoliche in tutta Europa, il consorzio FIThydro ha anche sviluppato nuovi metodi e strumenti di valutazione, ora disponibili gratuitamente. Questi includono un indice di minaccia per le popolazioni ittiche, simulazioni della migrazione dei pesci e uno strumento di supporto alle decisioni per la pianificazione delle misure. Inoltre, un wiki fornisce informazioni dettagliate sui risultati dei casi di studio e sulle soluzioni esistenti e di nuova concezione per i passaggi dei pesci.
Ulteriori informazioni
13 istituti di ricerca europei e 13 aziende hanno partecipato al progetto Horizon 2020 "FIThydro". Il VAW dell'ETH di Zurigo ha partecipato con studi di laboratorio e sul campo insieme ai partner svizzeri AFRY Switzerland AG, BKW AG, Fish Consulting GmbH e Limmatkraftwerke AG.
pagina esternaSito web FIThydro
pagina esternaStrumento di supporto alle decisioni di FIThydro
pagina esternaWiki FIThydro
Laboratorio di ingegneria idraulica, idrologia e glaciologia (VAW) Sito Web
Letteratura di riferimento
Beck, C. (2020). Protezione e guida dei pesci alle prese d'acqua con sistemi innovativi di bypass a cremagliera. Notizie VAW 257 (R.M. Boes, ed.). Laboratorio di Idraulica, Idrologia e Glaciologia, ETH di Zurigo, Svizzera.
Meister, J. (2020). Protezione e guida dei pesci alle prese d'acqua con sistemi di bypass a barre orizzontali. VAW Comunicazione 258 (R.M. Boes, ed.). Laboratorio di Idraulica, Idrologia e Glaciologia, ETH di Zurigo, Svizzera.