Dove si Installano le Turbine Idrauliche e i Loro Tipi
Fin dalle origini, quella idroelettrica è stata ed è ancora, fra le più importanti e primissime fonti di energia rinnovabile al mondo. In Italia, copre il 10-15% del fabbisogno energetico nazionale. L’energia potenziale e cinetica dell’acqua si trasforma in energia meccanica disponibile all’albero della turbina e quindi, mediante il generatore, in energia elettrica.
Le turbine prodotte sono macchine speciali customizzate, adatte alle più svariate applicazioni e con ottimi rendimenti in ampi range di portate e salti geodetici. Velocità di rotazione, unitamente allo studio fluidodinamico C.F.D. sono i fattori determinanti in grado di garantire un elevato standard di qualità, richiesto per servizio H24.
Tipi di Turbine Idrauliche e Loro Applicazioni
Esistono diverse tipologie di turbine idrauliche, ognuna adatta a specifiche condizioni di flusso e dislivello dell'acqua.
Turbine Pelton
Le turbine Pelton vengono utilizzate soprattutto nei bacini idroelettrici alpini, per salti d’acqua medio alti che vanno dai 50 ai 1200 metri. Il distributore a più getti consente la migliore regolazione della portata allo scopo di ottimizzare l’efficienza energetica dell’intera macchina.
Turbine Francis
Le turbine Francis sono molto diffuse e sfruttano il dislivello d’acqua compreso tra una decina e qualche centinaio di metri. Il distributore vero e proprio, solitamente con pale regolabili, indirizza invece l’acqua verso le palette della girante. In base alla potenza, possono essere considerate piccole, medie e grandi. su un ampio campo di portate.
Turbine Kaplan
Le turbine Kaplan permettono numerose applicazioni, anche in settori molto diversi. Sono utilizzate in presenza di salti generalmente piccoli e fino a una cinquantina di metri. che può giungere fino a un centinaio di metri cubi al secondo. Possono essere costruite con l’asse verticale, orizzontale o inclinato, nonché in camera asciutta o bagnata. fisso e le pale regolabili, in questo caso la turbina risulta a semplice regolazione, detta anche mono-regolante. Con la doppia regolazione si possono ottenere maggiori vantaggi, sia sulla modulazione delle portate che sulle prevalenze.
Turbine a Bulbo
Le turbine a Bulbo sono ricavate dalle turbine Kaplan e risultano molto più semplici. Vengono solitamente utilizzate su livelli di qualche metro.
Turbine a Vite Idraulica (Coclea)
Le turbine a Vite idraulica o Coclea sono conosciute anche come ruota di Archimede.
Mini Turbine
Le Mini turbine sono la soluzione ideale per disporre di energia elettrica soprattutto nelle zone non asservite dalla rete di distribuzione. La plausibile regolazione avviene con l’impiego di azionamenti a velocità variabile.
Impianti Idroelettrici: Tipi e Caratteristiche
Gli impianti idroelettrici possono essere classificati in base al loro funzionamento e alla fonte d'acqua utilizzata.
Impianti ad Acqua Fluente
Gli impianti idroelettrici localizzati nell'alveo di fiumi e canali irrigui sono caratterizzati normalmente da portate d'acqua elevate e da bassi salti. Essendo impianti privi di serbatoi o di sistemi di accumulo dell'acqua, la portata utilizzabile (e quindi la potenza istantanea della turbina) è pari alla quantità di acqua intercettata dalle opere di presa. La quantità d'acqua utilizzabile per scopi elettrici è condizionata sia dalle eventuali diminuzioni stagionali che dal rispetto del deflusso minimo vitale. La canalizzazione dell'acqua verso la turbina può essere effettuata ricorrendo o meno ad un apposito canale di derivazione. In assenza del canale di derivazione, è la stessa diga di sbarramento a comprendere le opere di presa, la centrale elettrica e lo scarico dell'acqua.
Impianti che Sfruttano Acque Torrentizie
Il principio di funzionamento e le caratteristiche costruttive sono simili a quelle degli impianti realizzati in fiumi e canali irrigui. Diversamente da questi, però, gli impianti idroelettrici che sfruttano acque torrentizie sono impianti ad alta caduta, che utilizzano dislivelli anche di parecchie decine di metri e portate d'acqua spesso limitate.
Impianti su Acquedotti
Si tratta di una soluzione tecnica concepita e sviluppata in tempi abbastanza recenti. Consiste nel recupero energetico dell'acqua convogliata dagli acquedotti verso gli impianti di trattamento per la potabilizzazione, prima di essere distribuita agli utenti finali. Usualmente l'acqua potabile proviene da serbatoi di accumulo collegati a tubature in pressione. L'elevata pressione dell'acqua viene dissipata, a valle delle condotte, attraverso delle valvole di sfiato. Uno dei principali vantaggi di questo tipo di impianti deriva dai buoni dislivelli di quota che caratterizzano gli acquedotti montani.
Impatto Ambientale e Normative
L'impatto ambientale degli impianti idraulici varia a seconda che si tratti di impianti a bacino o meno. La limitazione dell'entità e della rilevanza di queste due voci può esser conseguita preservando la quota minima di acqua necessaria al mantenimento dei valori ambientali del corpo idrico ad un livello accettabile (Deflusso Minimo Vitale, DMV). In ogni caso tutti gli impianti idroelettrici sono tenuti al rispetto del deflusso minimo vitale (DMV) del corso d'acqua. Il DMV individua la quantità minima di acqua che deve essere assicurata, sotto forma di rilascio a valle dell'impianto, affinchè un corso d'acqua mantenga le caratteristiche quantitative e qualitative tali da assicurare la salvaguardia di flora e fauna.
Normalmente sia il micro che il mini idroelettrico hanno un ridotto impatto ambientale, poichè consentono di utilizzare anche sistemi idrici artificiali o semi-artificiali, come ad esempio gli acquedotti e i canali irrigui.
L'idroelettrico beneficia dell’iter procedurale semplificato dell’Autorizzazione Unica, previsto dal D.lgs 387/2003. Nel caso di impianti con potenza inferiore a 100 kW l’Autorizzazione Unica può essere sostituita da una DIA o PAS. La Concessione è a durata trentennale ed è quindi temporanea, ma rinnovabile alla scadenza a norma di L. n. 7/1977.
Considerazioni Economiche
Le opere civili (canali di presa, sbarramenti, ecc.) spesso incidono per il 50% dell’investimento, ben più delle opere elettromeccaniche. Incidono sui costi: la natura e la conformazione del terreno e del corso d’acqua o la preesistenza di vecchie centrali o sistemi idraulici. Si hanno bassi costi di manutenzione anche se regolari e più frequenti con il passare degli anni e prospettive di ritorno economico inferiori ai 5 anni.
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