Turbina Idraulica: Funzionamento e Tipologie
Il principio del funzionamento delle centrali idroelettriche può essere ricondotto alle prime ruote idrauliche, i cui ingranaggi venivano mossi dalle acque correnti dei fiumi che azionavano le macine.
Storia e Sviluppo
Per vedere realizzata la prima vera centrale idroelettrica bisognerà attendere, però, il 1878. La prima vera centrale idroelettrica venne realizzata quattro anni dopo, nel Wisconsin e in Nord America furono installate centrali idroelettriche a Grand Rapids nel 1880, ad Ottawa e Dolgeville nel 1881.
Nel 1879 si assiste, invece, alla costruzione di una centrale idroelettrica presso le cascate del Niagara, entrata a regime nel 1881 e la cui energia era usata per alimentare le industrie locali.
Netti riuscì a sviluppare le sue conoscenze in materia di energia idroelettrica stando a contatto con la forza dell’acqua presso il mulino di famiglia e compiendo diversi studi in merito.
Componenti e Funzionamento di una Centrale Idroelettrica
La fase successiva consiste nel trasformare l’energia meccanica in energia elettrica mediante un alternatore.
E’ usuale trovare centrali ad acqua fluente nei pressi di grandi masse d’acqua di fiumi che superano dislivelli modesti. In questi casi l’acqua viene convogliata in un canale di derivazione e inviata alle turbine che vengono, di conseguenza, azionate.
Le centrali a bacino, anche dette centrali a salto, sfruttano la consistente differenza di quota per produrre energia.
Le centrali con impianti ad accumulo sono dotate di un bacino di raccolta anche a valle che permette il riutilizzo dell’acqua che ha permesso di generare energia elettrica durante il giorno.
Esistono anche le centrali idroelettriche ad acqua marina, anche se scarsamente utilizzate, che utilizzano l’energia delle maree o delle onde per generare elettricità .
Vantaggi dell'Energia Idroelettrica
Le centrali idroelettriche possono offrire un valido contributo alla transizione energetica poiché sfruttano una fonte di energia pulita e rinnovabile: l’acqua.
Oltre ad essere una fonte di energia pulita l’idroelettrico offre una serie di vantaggi per il territorio e la comunità .
Le centrali idroelettriche permettono, poi, di stabilizzare la rete elettrica.
Il contributo positivo al territorio è dato, invece, dalla riduzione del rischio di inondazione in caso di piogge intense dal momento che l’acqua, dopo aver generato energia elettrica, viene rilasciata in modo controllato nel tempo e con grande precisione.
Queste centrali sono generalmente considerate affidabili e a basso costo poiché non richiedono combustibili costosi e possono essere facilmente regolate sulla domanda di energia elettrica.
Infine, possiamo affermare che l’energia idroelettrica sia la fonte più economica, nonostante l’oneroso investimento iniziale per la realizzazione dell’impianto, e in grado di ridurre maggiormente gli sprechi.
La carenza di pioggia, infatti, ha ridotto drasticamente, oltre ai livelli di fiumi e laghi, il livello di riempimento dei bacini utilizzati per produrre energia elettrica.
Modellazione Idraulica dei Corsi d'Acqua
Per la modellazione idraulica del deflusso nei corsi d'acqua sia naturali che artificiali si utilizzano schematizzazioni diverse in funzione dei dati disponibili e del grado di accuratezza del risultato che si intende ottenere.
La prima differenzazione riguarda la schematizzazione dimensionale utilizzata, in pratica si può utilizzare quella a una dimensione (monodimensionale), a due (bidimensionale) e a tre (tridimensionale).
Ai fini pratici la schematizzazione più utilizzata è sicuramente quella monodimensionale soprattutto per la semplicità che la caratterizza, essa da in ogni caso risultati soddisfacenti quando la componente principale di moto è lungo una direzione prevalente.
In questo caso le caratteristiche di moto vengono valutate su ogni singola sezione trasversale del corso d'acqua e poi viene valutata l'interferenza con le sezioni contigue.
Si ricorre a modelli bidimensionali quando il moto non avviene lungo una direzione prevalente, come può essere il caso della diffusione delle acque di piena in una vasta piana alluvionale.
In alcuni casi un buon compromesso tra complessità di calcolo e grado di precisione dei risultati si può ottenere utilizzando uno schema di moto cosiddetto quasi-bidimensionale che è caratterizzato da uno schema monodimensionale lungo il reticolo idrografico e da celle d'accumulo, connesse idraulicamente con il reticolo e tra di loro, che rappresentano le zone limitrofe al corso d'acqua dove la propagazione dell'acqua non avviene attraverso uno schema monodimensionale.
La seconda differenzazione riguarda le tipologie di deflusso che si possono instaurare nei corsi d'acqua, come mostra la figura 2. Il deflusso può interessare una sezione compatta, se esso avviene solo nell'alveo inciso, senza interessare le golene o le pianure alluvionali circostanti.
L'ultimo caso riguarda la sezione caratterizzata dalla presenza degli argini.
Con riferimento quindi allo schema di moto monodimensionale, occorre fare una seconda distinzione in base alle condizioni temporali: si ha moto permanente quando le caratteristiche del deflusso restano costanti in funzione del tempo e moto vario quando esse variano.
tag: #Idraulica