Approfondimenti

Esempio di una centrale idroelettrica dotata di impianto di pompaggio

le centrali idroelettriche sono una serie di “opere di ingegneria idraulica situate in un certo meccanismo di successione, avvicinate ad una serie di macchinari idonei allo scopo di trasformare ,appunto, l’acqua usata come strumento di funzione di questo tipo di centrale,in energia elettrica in masse spropositate.

L’acqua viene convogliata in una o più turbine che sono come delle eliche che variano di grandezza a secondo della grandezza del corso d’acqua e girano con la spinta dell’acqua. Ogni turbina è accoppiata ad un alternatore che trasforma il movimento di rotazione dell’acqua in pura energia elettrica.
La velocità impressa dall’acqua alle tribune viene generata attraverso una
differenza di quota detta “salto” , che si traduce in pressione idrodinamiche alla quota a qui sono posizionate le turbine.
In genere viene creato un lago artificiale per mezzo di una gola fluviale con una diga . Da questo bacino l’acqua viene convogliata in una condotta forzata alle turbine , alle cui pale trasferisce l’energia cinetica.
Tra il lago a monte e la turbina si inserisce un pozzo piezometrico che smorza l’enormi sovrappressioni che si generano quando la turbina viene fermata.
In questo modo si evitano gli effetti dirompenti del colpo d’ariete.
La classificazione principale che viene fatta a centrali di “bacino” e “centrali d’acqua fluente”.
Le centrali idroelettriche hanno la peculiarità di poter essere attivate e disattivate in pochi minuti con l’immediata apertura delle saracinesche idrauliche, dando quindi la possibilità di coprire facilmente gli improvvisi picchi di richiesta che si possono verificare.
Al contrario, gran parte delle centrali termoelettriche e nucleari hanno tempi di attivazione più lunghi, necessari per il riscaldamento dell’acqua e sono pertanto una tipologia fra impianti di tipo “sempre acceso”(o di base).L’acqua che ha generato energia elettrica per tutto l’arco della giornata attraversa le turbine e può venir riportata dal bacino di valle al bacino di monte durante spesso questo avviene nelle ore dove vi è un maggior consumo d’energia (come può essere la notte), attraverso il pompaggio dell’acqua , riutilizzando quindi riciclando,per questa operazione, l’energia ricavata in eccesso dalle centrali “sempre accese”. Quest’ultimo tipo di centrali sono dette impianti ad accumulazione. In essi si realizzano gruppi ternari di macchine, ossia la turbina, la pompa e il macchinario elettrico che, essendo reversibile, funziona all’occorrenza da generatore o da motore. Nel caso l’impianto sia dotato esclusivamente di un bacino di monte e un bacino di valle (senza dunque una componente “fluente”), la centrale viene detta centrale idroelettrica a ciclo chiuso o anche stazione di pompaggio. In taluni impianti è altresì possibile sfruttare la reversibilità di talune turbine, come ad esempio la Turbina Francis, che nel suo funzionamento inverso funziona da pompa, riducendo i costi di impianto e di manutenzione, a fronte di una accettabile perdita di rendimento.

Esempio di turbina Francis
L’energia prodotta dalle centrali idroelettriche è da classificarsi a tutti gli effetti come energia rinnovabile in quanto, almeno in teoria, l’acqua può essere riutilizzata infinite volte per lo stesso scopo senza depauperamento. Il concetto di rinnovabilità è subordinato alla costanza del volume annuo degli afflussi integrali.
Un problema connesso alle centrali idroelettriche è il progressivo interrimento cui inevitabilmente vanno incontro, nel tempo, i bacini di accumulo. Per evitare ciò, questi devono essere periodicamente dragati.
Ora dopo avere illustrato un po’ il sistema di un impianto a resti idroelettriche vorrei mostrare in breve una parte di storia dell’azienda piu famosa in Italia che produce energia elettrica: l’Enel .

I mulini
L’esigenza di trovare una energia diversa da quella muscolare degli uomini e degli animali porta, tra il IX e X secolo ad un consistente sviluppo tecnico delle macchine idrauliche. Inizialmente utilizzata per far girare le macine, trasformava l’energia cinetica dello scorrere dell’acqua in energia meccanica, mediante una ruota a pale immersa per metà nel fiume. Con lo stesso principio poi la ruota idraulica servì per azionare macchine per segherie, mantici, magli per le fucine, frantoi per olio, per minerali e per polvere da sparo, verricelli idraulici, gualchiere, ossia macchine per la follatura dei tessuti di lana, mulini per la concia, per la canapa, per la carta, torni da falegname, pompe per sollevare l’acqua, soffianti per altiforni, alesatrici per cannoni, ecc…
Centrali idroelettriche
Le centrali idroelettriche sono l’interpretazione moderna dell’uso della energia dei corsi di acqua. Infatti in passato l’energia idraulica veniva trasformata in energia meccanica disponibile su un asse di rotazione e quindi usata per i più disparati scopi (principalmente nell’ambito agricolo come macine, frantoi ecc.); invece con l’introduzione dell’energia elettrica e la ricerca di fonti utili per la produzione di questa, si è resa subito evidente la potenzialità energetica dei corsi di acqua.

Progetto di un impianto
Il progetto di un impianto è il risultato di un complesso processo iterativo dove, avendo sempre in mente l’impatto sull’ambiente, le diverse soluzioni tecniche sono confrontate da un punto di vista economico. Gli studi che si dovrebbero condurre riguardano: topografia e geomorfologia del sito, valutazione della risorsa idrica e del suo potenziale energetico, selezione del sito e schema base d’impianto, turbine idrauliche generatori e loro

regolazione, studio di impatto ambientale, valutazione economica del progetto, procedure amministrative per ottenere le autorizzazioni.

la mia ricerca sarà sulle centrali idroelettriche e sui loro scopi