Impianti idroelettrici

Maestosi o modesti, a volte delle vere opere d’arte altre dei concentrati di tecnologia: gli impianti idroelettrici sono la nostra passione e rappresentano 40 anni della nostra storia.

Ogni elemento viene ottimizzato per incanalare l’energia dell’acqua e trasformarla in energia elettrica.

Frosio Next progetta e realizza impianti idroelettrici ad acqua fluente. Consulenza su progettazioni e manutenzione di centrali idroelettriche.

Gli impianti idroelettrici, o centrali idroelettriche, sono tra le principali fonti di produzione di energia green diffusa in Italia.

Con un funzionamento semplice, sfruttano l’acqua e il suo movimento per produrre energia da distribuire poi su tutto il territorio. Dagli impianti ad alto salto alle mini centrali idroelettriche a basso salto, passando per impianti con bacino di accumulo e impianti ad acqua fluente.

Scopriamo insieme le caratteristiche degli impianti idroelettrici e gli elementi che ne garantiscono il funzionamento.

Caratteristiche generali

Caratteristiche, tipologie e le funzionalità degli impianti idroelettrici, la più antica fonte di energia rinnovabile. -1

Impianti ad acqua fluente

Gli impianti ad acqua fluente sono sprovvisti di bacini d’accumulo. Questa tipologia d’impianto, molto comune per i bassi costi e i ridotti impatti ambientali, utilizza il naturale corso dell’acqua, senza possibilità di adattare la produzione d’energia alle necessità del consumo.

Caratteristiche, tipologie e le funzionalità degli impianti idroelettrici, la più antica fonte di energia rinnovabile. -2

Impianti ad accumulo

Dotati di bacini d’accumulo a monte, questi impianti vengono realizzati con dighe o utilizzando quelle naturali. La presenza del bacino permette di regolare le portate derivate, indipendentemente dalla disponibilità d’acqua: per una produzione d’energia secondo le esigenze del consumo.

Caratteristiche, tipologie e le funzionalità degli impianti idroelettrici, la più antica fonte di energia rinnovabile. -3

Impianti a bacino con pompaggio

Gli impianti a bacino con pompaggio sono caratterizzati dalla presenza di bacini d’accumulo sia a monte che a valle e possono all’occorrenza invertire il flusso dell’acqua. Sono impianti strategici per garantire la stabilità delle reti elettriche, permettendo di compensare rapidamente le fluttuazioni di altre fonti rinnovabili.

Schemi tipici degli impianti idroelettrici

Impianti ad alto salto

Sono impianti con un salto maggiore di 100 m. Tradizionalmente presentano uno schema costituito da opere di presa, canale di derivazione, vasca di carico, condotta forzata e centrale. La loro costruzione è generalmente semplice e relativamente economica, fatto salvo la presenza di eventuali bacini d’accumulo di rilevanti dimensioni. Le maggiori problematiche per la loro realizzazione sono connesse con la loro tipica localizzazione in aree montane, spesso distanti dai centri abitati e dalle zone di consumo.

Impianti a basso salto

Le centrali idroelettriche a basso salto sono impianti con salti minori di 100 m, particolarmente diffusi in Italia e, in generale nel mondo. Grazie alla loro versatilità, vengono spesso inseriti in schemi promiscui. Non esiste uno schema standard e, soprattutto per piccole potenze, numerose soluzioni impiantistiche possono essere adottate per ridurne i costi di realizzazione, costituiti principalmente dalle opere di convogliamento delle elevate portate d’acqua che li caratterizzano. Le centrali idroelettriche a basso salto hanno basso impatto ambientale e visivo e, dati i costi limitati, sono una buona soluzione per le amministrazioni locali.

Impianti a cavallo di traversa

Sono impianti generalmente a bassissimo salto (3-5 m), di norma realizzati a cavallo di traverse esistenti. Questa tipologia d’impianto, caratterizzata sostanzialmente dalla coincidenza del punto di presa con quello di restituzione, permette di eliminare l’impatto ambientale connesso con la sottensione del corso d’acqua. Negli ultimi anni, questi impianti hanno avuto un forte sviluppo e numerose soluzioni impiantistiche sono state sviluppate con lo scopo di diminuirne i costi (soprattutto delle opere civili) garantendo una elevata efficienza.

Impianti sul DMV o risorse residuali

Si tratta di piccole e piccolissime centrali idroelettriche inserite in schemi esistenti, allo scopo di recuperare il potenziale idroelettrico residuo in acquedotti, canali irrigui o centrali idroelettriche maggiori. Sono caratterizzati da una forte sito specificità e da layout spesso unici, dovendo coesistere con le opere esistenti.

Gli elementi tipici di un impianto idroelettrico

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La presa costituisce l’interfaccia tra un corso d’acqua e il canale di derivazione.

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Le opere di derivazione sono progettate per convogliare l’acqua derivata dalla presa al punto di inizio della tubazione in pressione nel caso d’impianti ad alto salto, o direttamente alla centrale negli impianti a basso salto.

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La condotta forzata è un’opera idraulica caratteristica degli impianti ad alta caduta, costituita da tubazioni che convogliano l’acqua in pressione fino alle turbine.

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In un impianto idroelettrico, l’edificio centrale ha il compito di ospitare i gruppi di produzione e le apparecchiature elettriche di controllo e di potenza.

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Una volta turbinata l’acqua ritorna nel corso d’acqua attraverso il canale di restituzione.

Tipi di turbine

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PELTON

Sono turbine ad azione nelle quali uno o più ugelli trasformano totalmente la pressione dell’acqua in energia cinetica.

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BANKI/CROSS FLOW

La turbina ad azione Banki o Cross flow è caratterizzata da una gamma molto ampia di portate (tra i 20 l/s e di 10 m3/s) e salti generalmente tra 10 m e 200 m.

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FRANCIS

Le Francis sono turbine a reazione a flusso radiale, con distributore a pale regolabili e girante a pale fisse, molto utilizzate per i medi salti. Sono la tipologia di turbine più diffusa e anche quella che detiene il record di potenza unitaria installata.

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KAPLAN

Le Kaplan sono turbine a reazione a flusso assiale, utilizzate generalmente per bassi salti.

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COCLEE

Le Coclee sono turbine per salti molto bassi e potenza ridotta, caratterizzate da costi relativamente contenuti grazie alla loro semplicità costruttiva.

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