Impianto idroelettrico
Gli impianti idroelettrici convertono il movimento di masse d’acqua dolce in energia elettrica. L’Italia, ricca di fiumi e di valli che possono fungere da naturali serbatoi, sfrutta largamente questa fonte.
Gli impianti idroelettrici sono solitamente divisi in due categorie:
- impianti ad accumulo (a bacino o serbatoio) dotati di un serbatoio, naturale o artificiale, che permette di regolare il flusso dell’acqua e quindi la produzione di elettricità;
- impianti ad acqua fluente, costruiti su corsi d’acqua, senza grandi serbatoi di accumulo, per i quali la produzione di energia elettrica dipende dalla corrente del corso d’acqua.
Tecnologia e impianti
Un impianto idroelettrico è costituito da opere civili e idrauliche e da macchinari elettromeccanici.
Lo schema impiantistico generale di un impianto idroelettrico comprende:
- una o più paratoie di presa, che possono essere seguite da una vasca di calma per la sedimentazione della sabbia trasportata dalla corrente;
- un canale di derivazione, che può essere in tutto o in parte in galleria;
- una vasca di carico, solitamente dotata di organi di scarico;
- una o più condotte forzate che convogliano l’acqua alle turbine idrauliche;
- un impianto di produzione dell’energia elettrica, in cui sono installate uno o più gruppi turbina-generatore;
- un canale di restrizione dell’acqua turbinata nell’alveo del corso d’acqua a valle dell’impianto.
Non in tutti gli impianti sono presenti tutte le opere sopra indicate. Gli impianti a basso salto, ad esempio, non hanno solitamente la condotta forzata, mentre molti impianti ad alto salto, in particolare i più recenti, non hanno il canale di derivazione, ma solo una condotta forzata.
Tipologie di impianto
Gli impianti si classificano in:
impianti ad accumulo
Si tratta di impianti che per produrre energia elettrica sfruttano un bacino idrico naturale (ad esempio un lago ad alta quota) o artificiale.
La presenza di un bacino o di un serbatoio permette di regolare gli afflussi di acqua all’impianto, in modo da poter regolare la produzione di energia secondo necessità. La capienza dei bacini naturali è aumentata attraverso la costruzione di sbarramenti, che in molti casi consistono in dighe alte molte decine di metri.
L’acqua viene convogliata, attraverso una condotta, dal serbatoio verso una turbina idraulica, che, girando, aziona un generatore che trasforma l’energia meccanica in energia elettrica.
impianti ad acqua fluente
In questo tipo di impianti l’energia elettrica è prodotta secondo una modalità del tutto simile a quella precedente. Tuttavia gli impianti ad acqua fluente non dispongono di un bacino e quindi non sono in grado di regolare gli afflussi di acqua verso la centrale che produce l’energia elettrica: sfruttano, perciò, la portata disponibile nel corso d’acqua in cui sono installati. La centrale, quindi, produce elettricità con modi e tempi totalmente dipendenti dalla portata del corso d’acqua.
Per produrre energia elettrica l’acqua viene opportunamente derivata tramite le opere di presa e convogliata nella vasca di carico dalla quale si dipartono i canali e/o le condotte forzate che vanno ad alimentare le turbine idrauliche. L’albero della turbina è collegato ad un generatore di elettricità, detto alternatore. L’acqua utilizzata nella turbina viene rilasciata a valle dell’impianto senza alcun consumo dell’acqua prelevata a monte. In definitiva un impianto idroelettrico, sfruttando il dislivello topografico esistente tra vasca di carico e l’impianto di produzione, trasforma l’energia potenziale dell’acqua in energia meccanica di rotazione della turbina che viene convertita direttamente in energia elettrica tramite il generatore.
Gli impianti idroelettrici vengono classificati in base alla loro capacità di regolare l’utilizzazione dell’acqua nell’impianto, tramite la capacità di accumulo creata dalle opere di sbarramento. Tale classificazione dipende dalla durata di invaso dell’impianto, ossia il tempo necessario per fornire al serbatoio un volume d’acqua pari alla sua capacità utile con la portata media annua del corso d’acqua che in esso si riversa:
- impianti a serbatoio hanno durata di invaso maggiore o uguale a 400 ore;
- impianti a bacino hanno durata di invaso minore di 400 ore e maggiore di 2 ore;
- impianti ad acqua fluente hanno serbatoi con durata di invaso uguale o minore di 2 ore.