Le centrali idroelettriche sono una serie complessa di opere ingegneristiche e idrauliche che, rendono possibile la produzione di energia elettrica attraverso lo sfruttamento del movimento di grosse masse di acqua.
Caratteristiche
L’acqua corrente convogliandosi in una o più turbine, ne determinano il movimento; e l’alternatore accoppiato ad ogni turbina trasforma il loro movimento rotatorio in energia elettrica. La velocità dell’acqua viene spesso generata da un ‘salto’, ossia una differenza di quota, che si trasforma in pressione idrodinamica sulle turbine. Per rendere possibile questo ‘salto’ spesso vengono creati, attraverso la costruzione di dighe, laghi o bacini artificiali da cui l’acqua viene convogliata in una condotta forzata fino alle turbine, dove conferisce energia cinetica alle pale. Tra il lago e la turbina è necessario però che sia creato un pozzo piezometrico il cui compito è quello di smorzare le sovrapressioni generate dall’arresto della turbina ed evitare gli effetti devastanti del colpo d’ariete.
Al contrario della maggior parte delle centrali termoelettriche e nucleari, infatti, che hanno bisogno di tempi di attivazione piuttosto lunghi e che rientrano quindi nella tipologia di impianti ‘sempre on’, le centrali idroelettriche possono essere disattivate e riattivate in pochi minuti interrompendo o incrementando il flusso di acqua tramite la chiusura o l’apertura delle saracinesche idrauliche, rendendo possibile una facile copertura di eventuali picchi di richiesta.
Tipologie
Esistono anche centrali dotate di un bacino di raccolta anche a valle, dove l’acqua già ‘utilizzata’ viene raccolta e, nelle ore di minor richiesta (di notte) e utilizzando l’energia elettrica in eccesso a basso costo e non diversamente utilizzabile prodotta dalle centrali di tipo ‘sempre on’, può essere riportata nel bacino di valle utilizzando sistemi di pompaggio. In questo modo il bacino viene ‘ricaricato’ durante la notte per poter riutilizzare le masse di acqua nei momenti di maggiore richiesta. Questo tipo di centrali si chiamano impianti ad accumulazione e sono dotate di gruppi ternari di macchine: turbina, pompa e il macchinario elettrico reversibile che funziona sia da generatore che da motore.
In caso l’impianto abbia solo un bacino a monte e uno a valle senza una componente fluente si chiama centrale idroelttrica a ciclo chiuso, o stazione di pompaggio. E in alcuni impianti è possibile sfruttare la reversibilità stessa di alcune turbine, ad esempio la Turbina Kaplan, che puiò funzionare all’inverso anche come pompa, riducendo così i costi di impianto e manutenzione, a fronte di una minima perdita di rendimento.
Da qualsiasi tipo di impianto provenga, l’energia prodotta dalle centrali idroelettriche può essere a tutti gli effetti considerata energia rinnovabile perché l’acqua può essere riutilizzata più e più volte senza depauperamento, sempre se consideriamo il concetto di rinnovabilità come subordinato alla costanza del volume annuo degli afflussi totali.
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