Approfondimenti
Glossario idroelettrico
Alternatore: macchina elettrica che trasforma energia meccanica in energia elettrica a corrente alternata. Gli alternatori sono costituiti da due parti fondamentali, una fissa e l'altra rotante, dette rispettivamente statore e rotore, su cui sono disposti avvolgimenti di rame isolati.
La corrente è prelevata sotto forma di corrente alternata, che cambia periodicamente senso e intensità.
La potenza del generatore è espressa in watt (W) ed è data dal prodotto dell'intensità di corrente per la differenza di potenziale: W = V x I
Bacino idroelettrico: è realizzato per mezzo di uno sbarramento del corso di un fiume che forma un lago artificiale le cui acque serviranno a far girare una turbina posta a valle, con lo scopo di produrre energia elettrica.
Carico di base: è la quantità minima di energia che una società di servizi o di distribuzione deve mettere a disposizione dei suoi clienti, o la quantità di potenza necessaria per soddisfare le richieste minime sulla base di ragionevoli aspettative delle esigenze del cliente. I valori di carico di base tipicamente variano di ora in ora nelle zone più commerciali e industriali.
Ciclo dell’acqua: è l’insieme dei passaggi dell'acqua dagli oceani, all'atmosfera, alle terre emerse, e ancora agli oceani, comporta variazioni dello stato fisico dell'acqua ed è costantemente alimentato dall'energia solare. Il riscaldamento solare causa l'evaporazione di parte dell'acqua superficiale di oceani, fiumi, laghi e organismi viventi; il vapore acqueo così formatosi entra nell'atmosfera. Processi di condensazione portano l'acqua al suolo sotto forma di precipitazioni. Parte dell'acqua di precipitazione penetra nel suolo per infiltrazione, mentre una parte dà origine a un deflusso superficiale che arriva ai fiumi e quindi agli oceani. Una frazione dell'acqua presente nel suolo può tornare all'atmosfera per evaporazione, un'altra può essere assorbita dalle piante e ritornare poi all'atmosfera tramite la traspirazione; una piccola parte è utilizzata per la fotosintesi.
Condotta forzata: è una tubazione di grosse dimensioni che trasporta l'acqua derivata dal bacino alla turbina.
Diga: opera di sbarramento di un corso d'acqua che serve a formare un serbatoio a scopo irriguo o idroelettrico o per regolare le piene. Le dighe si possono dividere in due grandi categorie: diga a gravità e dighe ad arco.
Girante: organo rotante della turbina.
Impianto ad accumulo: è costituito da due serbatoi posti a quote diverse collegati da un sistema di opere e tubazioni simili a quello di un normale impianto idroelettrico. La differenza che caratterizza questo tipo di impianto consiste nella possibilità di invertire il ciclo di funzionamento. Nelle ore di maggiore richiesta di energia, l’acqua fluisce dal serbatoio superiore verso il basso azionando le turbine. Nelle ore di bassa richiesta di energia l’acqua dal serbatoio inferiore viene pompata attraverso le stesse tubazioni fino al serbatoio superiore che viene così reintegrato per fornire di nuovo energia nelle ore di punta. A questo scopo il macchinario della centrale è di tipo reversibile, cioè può funzionare sia da motore che da generatore.
Pozzo piezometrico: è un pozzo verticale che si utilizza nelle centrali idroelettriche.
Ha la funzione di proteggere le turbine poste a valle dal colpo d’ariete che si genera quando, a causa di una brusca diminuzione di portata della massa liquida che fluisce in una condotta, l’energia cinetica della massa si trasforma in energia di pressione (es. chiusura delle valvole in centrale).
Il pozzo piezometrico ha anche la funzione di volano idraulico cioè di rendere immediatamente disponibile una certa quantità d’acqua a monte delle turbine all'apertura delle valvole in centrale.
Ruote idrauliche alimentate dal basso (a schiaffo): usata a fine 1800, essa sfruttava la forza motrice fornita da una macchina a vapore a bassa pressione; la ruota era munita di cassetti e aveva un’ampiezza generalmente di una decina di metri. Ruotando, l’acqua ristagnante era caricata sui cassetti della ruota e rilasciata, per gravità, in un altro punto.
Ruote idrauliche alimentate dall'alto: più efficiente perché sfruttava anche la differenza di peso tra le tazze piene e quelle vuote. Tali ruote, benché più efficienti, richiedevano un considerevole impianto aggiuntivo per assicurare il regolare rifornimento idrico: comunemente si arginava il corso d'acqua in modo da formare un bacino, dal quale un canale di scarico portava un flusso regolare alla ruota.
Trasformatore: è una macchina elettrica statica atta a trasferire, sfruttando il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, energia elettrica a corrente alternata da un circuito a un altro modificandone le caratteristiche. Schematicamente un trasformatore è costituito da due avvolgimenti, ciascun formato da un certo numero di spire di filo di rame avvolte attorno a un nucleo di ferro di elevata permeabilità magnetica, dei quali uno, detto primario, riceve energia dalla linea di alimentazione, mentre l'altro, detto secondario, è collegato ai circuiti di utilizzazione. Il rapporto tra le forze elettromotrici nei due avvolgimenti è uguale a quello dei numeri di spire.
Il trasformatore serve ad elevare il voltaggio della tensione in uscita dall'alternatore per evitare eccessive perdite di energia elettrica in linea.
Il valore elevato della tensione in uscita dal trasformatore, deve essere uguale a quello della rete dove l’alternatore è connesso ed eroga energia.
Turbina: macchina motrice provvista di un organo rotante cui è impresso il moto da un fluido in movimento. Le turbine idrauliche sono macchine che utilizzano l'energia disponibile in un salto d'acqua per fornire energia meccanica. Sono costituite dal distributore (fisso) e dalla girante (mobile). Il primo indirizza e regola il flusso d'acqua, la seconda comunica all'albero su cui è montata l'energia sottratta all'acqua. In base alle caratteristiche della girante si hanno i diversi tipi: turbine Pelton, turbine Francis, turbine a elica. In base alle caratteristiche dinamiche, le turbine si dividono in turbine ad azione, in cui l'energia dell'acqua in uscita dal distributore è tutta cinetica, e in turbine a reazione, in cui lo è solo parzialmente. Le turbine si differenziano a seconda del dislivello a cui è sottoposta l'acqua che le fa muovere:
Pelton: dal nome dell'inventore, nel caso di alte cadute (anche più di 1700 m).
Francis: in caso di medie cadute, con pale fisse.
Kaplan: nel caso di un basso dislivello di un fiume di grande portata, derivate dal modello Francis, molto costose e, di conseguenza, trovano un'applicazione ridotta, hanno pale orientabili di qualche grado per sfruttare l'angolo d’incidenza dell'acqua.
La corrente è prelevata sotto forma di corrente alternata, che cambia periodicamente senso e intensità.
La potenza del generatore è espressa in watt (W) ed è data dal prodotto dell'intensità di corrente per la differenza di potenziale: W = V x I
Bacino idroelettrico: è realizzato per mezzo di uno sbarramento del corso di un fiume che forma un lago artificiale le cui acque serviranno a far girare una turbina posta a valle, con lo scopo di produrre energia elettrica.
Carico di base: è la quantità minima di energia che una società di servizi o di distribuzione deve mettere a disposizione dei suoi clienti, o la quantità di potenza necessaria per soddisfare le richieste minime sulla base di ragionevoli aspettative delle esigenze del cliente. I valori di carico di base tipicamente variano di ora in ora nelle zone più commerciali e industriali.
Ciclo dell’acqua: è l’insieme dei passaggi dell'acqua dagli oceani, all'atmosfera, alle terre emerse, e ancora agli oceani, comporta variazioni dello stato fisico dell'acqua ed è costantemente alimentato dall'energia solare. Il riscaldamento solare causa l'evaporazione di parte dell'acqua superficiale di oceani, fiumi, laghi e organismi viventi; il vapore acqueo così formatosi entra nell'atmosfera. Processi di condensazione portano l'acqua al suolo sotto forma di precipitazioni. Parte dell'acqua di precipitazione penetra nel suolo per infiltrazione, mentre una parte dà origine a un deflusso superficiale che arriva ai fiumi e quindi agli oceani. Una frazione dell'acqua presente nel suolo può tornare all'atmosfera per evaporazione, un'altra può essere assorbita dalle piante e ritornare poi all'atmosfera tramite la traspirazione; una piccola parte è utilizzata per la fotosintesi.
Condotta forzata: è una tubazione di grosse dimensioni che trasporta l'acqua derivata dal bacino alla turbina.
Diga: opera di sbarramento di un corso d'acqua che serve a formare un serbatoio a scopo irriguo o idroelettrico o per regolare le piene. Le dighe si possono dividere in due grandi categorie: diga a gravità e dighe ad arco.
Girante: organo rotante della turbina.
Impianto ad accumulo: è costituito da due serbatoi posti a quote diverse collegati da un sistema di opere e tubazioni simili a quello di un normale impianto idroelettrico. La differenza che caratterizza questo tipo di impianto consiste nella possibilità di invertire il ciclo di funzionamento. Nelle ore di maggiore richiesta di energia, l’acqua fluisce dal serbatoio superiore verso il basso azionando le turbine. Nelle ore di bassa richiesta di energia l’acqua dal serbatoio inferiore viene pompata attraverso le stesse tubazioni fino al serbatoio superiore che viene così reintegrato per fornire di nuovo energia nelle ore di punta. A questo scopo il macchinario della centrale è di tipo reversibile, cioè può funzionare sia da motore che da generatore.
Pozzo piezometrico: è un pozzo verticale che si utilizza nelle centrali idroelettriche.
Ha la funzione di proteggere le turbine poste a valle dal colpo d’ariete che si genera quando, a causa di una brusca diminuzione di portata della massa liquida che fluisce in una condotta, l’energia cinetica della massa si trasforma in energia di pressione (es. chiusura delle valvole in centrale).
Il pozzo piezometrico ha anche la funzione di volano idraulico cioè di rendere immediatamente disponibile una certa quantità d’acqua a monte delle turbine all'apertura delle valvole in centrale.
Ruote idrauliche alimentate dal basso (a schiaffo): usata a fine 1800, essa sfruttava la forza motrice fornita da una macchina a vapore a bassa pressione; la ruota era munita di cassetti e aveva un’ampiezza generalmente di una decina di metri. Ruotando, l’acqua ristagnante era caricata sui cassetti della ruota e rilasciata, per gravità, in un altro punto.
Ruote idrauliche alimentate dall'alto: più efficiente perché sfruttava anche la differenza di peso tra le tazze piene e quelle vuote. Tali ruote, benché più efficienti, richiedevano un considerevole impianto aggiuntivo per assicurare il regolare rifornimento idrico: comunemente si arginava il corso d'acqua in modo da formare un bacino, dal quale un canale di scarico portava un flusso regolare alla ruota.
Trasformatore: è una macchina elettrica statica atta a trasferire, sfruttando il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, energia elettrica a corrente alternata da un circuito a un altro modificandone le caratteristiche. Schematicamente un trasformatore è costituito da due avvolgimenti, ciascun formato da un certo numero di spire di filo di rame avvolte attorno a un nucleo di ferro di elevata permeabilità magnetica, dei quali uno, detto primario, riceve energia dalla linea di alimentazione, mentre l'altro, detto secondario, è collegato ai circuiti di utilizzazione. Il rapporto tra le forze elettromotrici nei due avvolgimenti è uguale a quello dei numeri di spire.
Il trasformatore serve ad elevare il voltaggio della tensione in uscita dall'alternatore per evitare eccessive perdite di energia elettrica in linea.
Il valore elevato della tensione in uscita dal trasformatore, deve essere uguale a quello della rete dove l’alternatore è connesso ed eroga energia.
Turbina: macchina motrice provvista di un organo rotante cui è impresso il moto da un fluido in movimento. Le turbine idrauliche sono macchine che utilizzano l'energia disponibile in un salto d'acqua per fornire energia meccanica. Sono costituite dal distributore (fisso) e dalla girante (mobile). Il primo indirizza e regola il flusso d'acqua, la seconda comunica all'albero su cui è montata l'energia sottratta all'acqua. In base alle caratteristiche della girante si hanno i diversi tipi: turbine Pelton, turbine Francis, turbine a elica. In base alle caratteristiche dinamiche, le turbine si dividono in turbine ad azione, in cui l'energia dell'acqua in uscita dal distributore è tutta cinetica, e in turbine a reazione, in cui lo è solo parzialmente. Le turbine si differenziano a seconda del dislivello a cui è sottoposta l'acqua che le fa muovere:
Pelton: dal nome dell'inventore, nel caso di alte cadute (anche più di 1700 m).
Francis: in caso di medie cadute, con pale fisse.
Kaplan: nel caso di un basso dislivello di un fiume di grande portata, derivate dal modello Francis, molto costose e, di conseguenza, trovano un'applicazione ridotta, hanno pale orientabili di qualche grado per sfruttare l'angolo d’incidenza dell'acqua.

