Questo sito contribuisce alla audience di

Le Modalità di Sfruttamento dell' Energia idraulica

Quali sono i differenti tipi di impianti idroelettrici? Una rapida panoramica sulla tecnica e la tecnologia adottata negli impianti idroelettrici.

E’ idea comune associare l’idroelettricità alle grandi dighe…ciò è vero solo in parte. Gli impianti a serbatoio, costituiti cioè da uno sbarramento (la diga) che garantisce un serbatoio di accumulo idrico, sono una possibilità di sfruttamento dell’energia idraulica; l’acqua è prelevata dal serbatoio in base alle esigenze e agli apporti pluviometrici previsti in modo tale da soddisfare tutte le esigenze (elettricità, irrigazione, usi idropotabili) compatibilmente alla disponibilità idrica. A valle dello sbarramento o nel corpo diga stesso sono presenti le macchine di conversione di energia, ovvero le turbine idrauliche. L’energia idraulica è qui convertita in energia elettrica attraverso dei generatori di corrente elettrica azionati proprio dalla turbina; successivamente i trasformatori correggono la tensione di uscita dalle macchine al fine di un migliore trasporto del’energia elettrica prodotta. Un altro tipo di impianto è quello ad acqua fluente: costituito da uno sbarramento trasversale al corso dei fiumi non crea un serbatoio artificiale, ma piuttosto genera un innalzamento del livello dell’acqua a monte della stessa traversa fluviale. In questi impianti è molto più importante avere a disposizione notevoli portate per poter garantire sufficiente potenza all’impianto piuttosto che notevoli salti, peraltro limitati dall’ambito fluviale considerato. La parte di generazione di energia elettrica è la medesima, ovvero, turbina, alternatore, trasformatore. Ciò che varia è il tipo di macchina idraulica utilizzata.

Un altro tipo di impianto è quello di accumulazione per pompaggio; questi impianti pompano l’acqua durante le ore notturne verso un serbatoio a quota più elevata della sala macchine. Durante il giorno la stessa acqua pompata di notte scende nuovamente per azionare le turbine e produrre energia elettrica…ma dove sta il guadagno?!? L’energia elettrica prodotta durante le “ore piene”, cioè di giorno, vale molto di più di quella prodotta durante le ore notturne. Energeticamente parlando, questi impianti sono svantaggiosi perché l’energia uilizzata per pompare verso l’alto l’acqua è maggiore rispetto a quella prodotta, ma economicamente garantiscono comunque un utile, purché l’energia spesa nelle ore notturne sia economica. Questi impianti si sono diffusi molto come sussidio ai grandi impianti termoelettrici a fonte fossile o nucleare, che, dotati di notevoli inerzie termiche e di transitori di accensione/spegnimento sfavorevoli, dovrebbero funzionare il più possibile a regime costante. Viste le grandi potenze in gioco si ha il problema di come consumare l’energia prodotta nelle ore vuote notturne; utilizzando l’energia in eccesso nelle ore notturne e producendone di giorno nelle ore di punta, gli impianti di pompaggio garantiscono maggiore stazionarietà al funzionamento delgi impianti termoelettrici.

Le turbine si differenziano infatti in turbina ad azione o a reazione: le prime sono costituite dalle turbine Pelton, Turgo e Cross Flow, mentre le altre dalle turbine Francis e Kaplan. La girante Pelton è costituita da pale a forma di doppio cucchiaio, con flusso dell’acqua radiale. Le Turgo hanno pale leggermente differenti e dimensioni più contenute delle Pelton. La girante Kaplan è invece costituita da una elica con flusso idrico completamente assiale; funziona nel senso inverso di quello di un elica navale…in questo caso è l’acqua che muove l’elica! La Francis è piuttosto simile come concezione, ma il flusso passa da radiale ad assiale in seno alla girante stessa. Le turbine Pelton vengono impiegate per salti notevoli e basse portate mentre le Kaplan pere elevate portate e basse cadute (impianti ad acqua fluente). Le Francis coprono campi di applicazione sovrapponibili in parte alle Pelton e alle Kaplan e sono quelle dotate di miglior rendimenti massimi. Al variare delle condizioni ideali le Kaplan sono invece le turbine che garantiscono migliori rendimenti grazie ad un sistema di controllo dell’inclinazione delle pale della girante.