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Idroelettrico

Un impianto idroelettrico trasforma l’energia potenziale posseduta da una massa d’acqua tra un dislivello, detto salto, esistente tra le due sezioni di pelo libero superiore (a monte) ed inferiore (a valle) in energia meccanica di rotazione della turbina che in seguito viene convertita direttamente in energia elettrica tramite un generatore.

Con il termine “mini-idro” si intendono convenzionalmente le centraline idroelettriche con potenza fino a 10 MW. Si tratta di impianti di diversa tipologia rispetto a quelli di potenza maggiore. Infatti, mentre questi ultimi richiedono grandi opere di sbarramento (dighe) ed estesi laghi artificiali per l’accumulo dell’acqua, i mini impianti funzionano in pratica come i vecchi mulini. Dal punto di vista della potenza gli impianti mini idro possono essere classificati in:

  • pico centrali - potenza < 5 kW
  • micro centrali - potenza < 100 kW
  • mini centrali - potenza < 1.000 kW
  • piccole centrali - potenza < 10.000 kW

Dal punto di vista impiantistico un impianto a fonte idraulica è costituito da un complesso di opere civili, idrauliche ed elettriche che comprende:

  • opere di sbarramento e presa con la funzione di derivare l’acqua del corpo idrico e determinare o meno un volume d’invaso;
  • opere di filtraggio per eliminare dall’acqua eventuali corpi sospesi di dimensioni diverse;
  • opere di convogliamento delle acque costituiti da canali e condotte che inviano l’acqua alle turbine;
  • opere elettromeccaniche costituite principalmente dal gruppo turbina – generatore, dal trasformatore, contatori, quadri elettrici e sistemi di controllo;
  • opere di restituzione per il rilascio dell’acqua nel corpo idrico.

Schema di un impianto a fonte idraulica (fonte: GSE - Rapporto statico impianti a fonti rinnovabili 2010)

Un’ulteriore classificazione degli impianti idroelettrici si basa sulla durata dell’invaso, ovvero il tempo necessario a fornire al serbatoio un volume d’acqua pari alla sua capacità considerando la portata media annua del corso d’acqua (fonte GSE):

  • impianti ad acqua fluente - non hanno capacità di accumulo o con durata dell’invaso uguale o minore di 2 ore. Tipiche applicazioni di questi impianti sono i corsi d’acqua, i canali di bonifica e gli acquedotti. In quest’ultimo caso la turbina idraulica sostituisce la valvola di dissipazione di carico;
  • impianti a bacino - sono dotati di serbatoio che regola i deflussi idrici settimanali o giornalieri con durata dell’invaso maggiore di 2 ore e minore di 400 ore;
  • impianti a serbatoio – con durata dell’invaso maggiore o uguale a 400 ore.

Le micro centrali utilizzano generalmente il sistema ad acqua fluente mentre le mini centrali i sistemi a bacino.

Nella tabella seguente sono descritte sinteticamente le principali tipologie di turbine ed indicati i valori di riferimento dei parametri idraulici (salto e portata).

Principali tipologie di turbine

Tipo di turbina Caratteristiche tecniche Parametri idraulici
Micro turbina Pelton

Turbina ad azione adatta ad impianti con salto alto (dell’ordine di qualche centinaio di metri).
Lavora a pressione atmosferica, la costruzione risulta semplice e robusta, ingombro ridotto, ottimo rendimento, numero di giri relativamente basso
  • salto: 50 – 1300 m
  • portata: 1 – 1000 l/s
Turgo
Turbina ad azione simile alla Pelton non diffusa in Italia bensì nel resto di Europa. Consigliata dai costruttori per situazioni con notevoli afflussi ed acque torbide
  • salto: 15 – 300 m
  • portata: 1 – 2000 l/s
Microturbina a flusso radiale o incrociato
Turbina utilizzata esclusivamente in impianti di piccola potenza. Tra i modelli più diffusi quelli detti Michell Banki. Si tratta di una macchina ad ingresso radiale dell’acqua, caratterizzata da una doppia azione del fluido. Simile alla turbina Pelton ma con un minor rendimento (inferiore all’87%).
  • salto: 5 - 200 m
  • portata: 20 – 1000 l/s
Miniturbina francis
Turbina a reazione a flusso radiale molto utilizzate per salti medi e per potenze superiori ai 100 kW. Riescono a sfruttare tutto il salto fino al canale di scarico.
  • salto: 10 – 350 m
  •  portata: 5 - 2000 l/s
Turbina Kaplan
Turbina a reazione a flusso assiale utilizzata generalmente per bassi salti
  • salto: 2- 20 m
  • portata: 8- 400 m3/s

 

(Ultimo aggiornamento: martedì 4 dicembre 2012).
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