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Centrale idroelettrica

Centrale idroelettrica: funzionamento, classificazione e ....

Centrale idroelettrica: funzionamento, classificazione e ....
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La centrale idroelettrica è un impianto che trasforma l'energia idraulica di un corso d'acqua, naturale o artificiale, in energia elettrica. L’energia prodotta da una centrale idroelettrica  è  rinnovabile, quindi è una fonte di energia inesauribile e a basso impatto ambientale. Illustriamo le tipologie di centrale idroelettrica, il suo funzionamento, evidenziando i vantaggi e gli svantaggi che si ottengono dal suo uso; infine segnaliamo i link di aziende che se ne occupano.
 
Centrale idroelettrica: Tipologia classica
Possiamo definire una centrale idroelettrica come un insieme di opere ingegneristiche disposte secondo una determinata sequenza e accoppiate ad una serie di macchine che hanno come obiettivo la “produzione energia elettrica” da massa liquida (acqua) in spostamento (per ottenere un corretto funzionamento della centrale idroelettrica è necessario avere sempre a disposizione una quantità di acqua sufficiente). L'energia prodotta dalla centrale idroelettica è rinnovabile e non deteriora l'ambiente circostante. La tecnologia usata per la realizzazione degli impianti idroelettrici è molto avanzata e affidabile. Per realizzare una centrale idroelettrica viene costruita una diga adatta a ostruire la valle in cui scorre il corso d’acqua, così le acque non potendo più continuare il loro corso formano un lago artificiale (da questo invaso si preleva l’acqua anche quando il fiume è in magra o in secca). L’acqua presa alla base della diga viene immessa in un canale a leggera pendenza e arriva in una vasca di raccolta, da questa l'acqua viene inviata alla centrale idroelettrica tramite tubature di grandi dimensioni (condotte forzate, così chiamate per la loro fortissima pendenza, che forzano l'acqua, costringendola a scendere a grande velocità) e successivamente arriva nelle turbine attraverso valvole di immissione (per la sicurezza) e organi di regolazione della portata (distributori) secondo la quantità di energia richiesta. L'acqua mette in azione le turbine e ne esce finendo poi nel canale di scarico attraverso il quale viene restituita al fiume. Collegato alla turbina (in genere coassiale) è montato l'alternatore, che è una macchina elettrica rotante in grado di trasformare in energia elettrica l'energia meccanica ricevuta dalla turbina. Questa energia per essere immessa e trasportata dalle linee elettriche deve prima passare attraverso un trasformatore che abbassa l'intensità della corrente prodotta dall'alternatore, elevandone però la tensione a migliaia di Volts. Infine l’energia raggiunge il sito in cui viene impiegata, ma prima venir utilizzata, deve passare attraverso un altro trasformatore che questa volta innalza l'intensità di corrente ed abbassa la tensione così da renderla adatta all’utilizzo nelle abitazioni e nelle aziende.

Centrale idroelettrica: Impatto ambientale

La centrale idroelettrica classica (o di grande potenza) in molti casi ha un forte impatto ambientale, in particolare possiamo citare alcuni importanti problemi:
- "inquinamento visivo": la realizzazione delle infrastrutture di una centrale idroelettrica comporta  grandi opere (dighe, bacini d’acqua, laghi di deposito, canali di derivazione, installazione di grandi turbine e generatori elettrici) ha quasi sempre un effetto negativo sul paesaggio circostante;
- "dissesti idrogeologici": la costruzione di dighe e grandi bacini artificiali, con l'allagamento di vasti terreni, può provocare lo sconvolgimento dell'ecosistema della zona con enormi danni ambientali; con corrette analisi geologiche dei bacini o laghi di deposito si possono predisporre opere in grado di evitare smottamenti o frane dei terreni che possono provocare gravi disastri, sia per le persone che per i beni materiali.

Centrale idroelettrica: Mini-idro
Intendiamo per “mini-idro” la piccola centrale idroelettrica o centralina idroelettrica con potenza fino a 10 MW. Le centraline idroelettriche, al contrario degli impianti idroelettrici classici descritti precedentemente che necessitano di grandi sbarramenti (dighe) e grandi laghi artificiali per la raccolta dell’acqua, funzionano in analogia ai vecchi mulini e si integrano quasi perfettamente nell'ecosistema locale (si sfrutta direttamente la corrente del fiume) senza produrre impatti sull’ambiente. Questi piccoli impianti forniscono energia senza introdurre nell’ambiente sostanze inquinanti, polveri, calore e gas ad effetto serra, aiutando così a limitare sia l’inquinamento locale, sia il riscaldamento globale. Gli impianti mini-idro, anche se di ridotta potenza unitaria, possono diventare complessivamente molto numerosi, e di conseguenza dare un notevole contributo alla produzione di energia elettrica in campo nazionale. I grandi impianti idroelettrici classici causano spesso dei danneggiamenti all’ambiente circostante, provocano allagamenti, ed altro, mentre le centraline idroelettriche hanno impatto zero sull’ambiente. Il loro funzionamento è basato sul flusso d’acqua che attraversa le condotte sfruttando la forza gravitazionale, arrivando alla turbina senza conseguenze nell’approvvigionamento di acqua potabile, ma producendo nel contempo energia elettrica. Al contrario dei grandi impianti, gli impianti mini-idroelettrici in molti casi portano notevoli benefici al corso d'acqua, in particolare alla regolazione delle piene in quelli di tipo torrentizio ed di conseguenza contribuiscono alla difesa e alla salvaguardia del territorio.

Centrale idroelettrica: Link di riferimento
Vi segnaliamo alcuni link di associazioni o aziende di riferimento in tema di produzione di energia da parte di centrali idroelettriche. Enel - Gruppo italiano per la produzione energetica tra i più importanti a livello mondiale, si occupa soprattutto di energia elettrica, in particolare nel suo sito tratta con ampiezza delle centrali idroelettriche descrivendone il funzionamento e tutte le componenti con disegni e illustrazioni anche in 3D. EnergoClub è un’associazione “onlus” di cultori, ricercatori, innovatori e appassionati di fonti energetiche rinnovabili e di tecnologie efficienti con l’'obiettivo della riconversione del sistema energetico, dall'attuale basato sulle fonti esauribili, ad un sistema sostenibile basato sulle fonti di energia rinnovabili; si occupa ampiamente di energia idroelettrica, in particolare illustrando in maniera esaustiva la centrale idroelettrica in Italia trattando tutte i suoi componenti. Tiscalinet si occupa della centrale idroelettrica descrivendo il suo funzionamento (anche con illustrazioni) e tratta specificatamente anche di alcuni importanti particolari come la turbina e l’alternatore. Se desiderate conoscere altri aspetti che riguardano l'idroelettrico, su questo portale è presente un altro articolo "Energia idroelettrica".

Centrale idroelettrica: Classificazione impianti

Le principali tipologie di centrale idroelettrica si suddividono in:
"Impianto ad acqua fluente": sfrutta l'energia cinetica delle acque dei fiumi, ma non ha alcuna possibilità di regolazione degli afflussi e la portata utilizzata coincide con quella del corso d'acqua, al netto di una parte chiamata “deflusso minimo vitale” necessaria per la salvaguardia degli ecosistemi. Gli impianti ad acqua fluente possono dare difficoltà di regolarità della “produzione energia elettrica” sia in periodi di magra che di piena dei fiumi, ma con la facilità di arresto e avvio di cui dispongono, ricoprono un importante ruolo per la generazione distribuita dell'energia.
"Impianto a bacino o deflusso regolato": utilizza bacini idrici naturali o artificiali (serbatoi o dighe) per la “produzione energia elettrica” in modo regolare. Questi impianti idroelettrici sono fino ad oggi quelli di maggiore potenza e utilizzo. 
"Impianto ad accumulo a mezzo pompaggio": è analogo a quello a bacino ma ha due serbatoi di estremità, posti a quote differenti e collegati tra loro. Durante le ore del giorno, in cui è richiesta la maggior quantità di energia (ore di punta), l'acqua accumulata nel serbatoio superiore è usata per la produzione energia elettrica; nella notte (minima richiesta energetica) l’acqua viene riportata, per mezzo di pompe, al serbatoio superiore; facendo così la corrente elettrica utilizzata per pompare l'acqua nel serbatoio superiore viene restituita quasi per intero in una forma di maggior pregio perché utilizzabile nelle ore di più alta richiesta energetica. Questi impianti risultano i più adatti per accumulo di energia.
  ♦"Impianto inserito in condotte idriche": viene collocato in prossimità dell'ingresso negli impianti di trattamento acque dove in generale sono adoperate apposite valvole per ridurre la pressione dell'acqua; con l’introduzione di una turbina si ottiene un recupero energetico, che si può fare anche in impianti come: sistemi di canali di bonifica, circuiti di raffreddamento di condensatori, sistemi idrici vari.
La centrale idroelettrica si può classificare anche in base alla potenza con la seguente tipologia d’impianti:
- Micro impianti: P < 100 kW
- Mini impianti: 100 kW < P < 1.000 kW
- Piccoli impianti: 1.000 kW < P < 10.000 kW
- Grandi  impianti: P > 10.000 kW.

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