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Impianti Idroelettrici - Costantino Lato -
Un impianto idroelettrico è costituito da opere civili ed idrauliche (diga o traversa di sbarramento, sistema di presa, vasca di carico, opere di convogliamento e di restituzione, condotte forzate, edificio della centrale) e da macchinari elettromeccanici (turbine idrauliche, generatori, quadri elettrici, sistemi di comando).
Lo schema impiantistico generale di un impianto idroelettrico comprende:
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un’opera di sbarramento dell’alveo del corso d’acqua a monte dell’impianto, costituita da una traversa o una diga, che può determinare un volume d’invaso in alveo tale da consentire o meno l’accumulo delle portate naturali; solitamente l’opera di presa è dotata di una o più paratoie di scarico per la pulizia del bacino contro il suo interrimento;
- una o più paratoie di presa, che posso essere seguite da una vasca di calma per la sedimentazione della sabbia trasportata dalla corrente;
- un canale di derivazione, che può essere in tutto o in parte in galleria;
- una vasca di carico, solitamente dotata di organi di scarico;
- una o più condotte forzate che convogliano l’acqua alle turbine idrauliche;
- un impianto di produzione dell’energia elettrica, in cui sono installate uno o più gruppi turbina-generatore;
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un canale di restituzione dell’acqua turbinata nell’alveo del corso d’acqua a valle dell’impianto.
Non in tutti gli impianti sono presenti tutte le opere sopra indicate.
Gli impianti a basso salto non hanno solitamente la condotta forzata, mentre molti impianti ad alto salto, in particolare se recenti, non hanno il canale di derivazione, ma solo la condotta forzata.
L’acqua viene opportunamente derivata tramite le opere di presa e convogliata nella vasca di carico dalla quale si dipartono i canali e/o le condotte forzate che vanno ad alimentare le turbine idrauliche. L’albero della girante della turbina è collegato ad un generatore di elettricità (alternatore).
L’acqua utilizzata nella turbina viene rilasciata a valle dell’impianto senza alcun consumo dell’acqua prelevata a monte.
In definitiva un impianto idroelettrico, sfruttando il dislivello topografico esistente tra la vasca di carico e l’impianto di produzione, trasforma l’energia POTENZIALE dell’acqua in energia meccanica di rotazione della turbina che viene convertita direttamente in energia elettrica tramite il generatore.
Gli impianti idroelettrici si suddividono in impianti a serbatoio, a bacino oppure ad acqua fluente.
Gli impianti a serbatoio e a bacino sono in grado di regolare l’utilizzazione dell’acqua nell’impianto tramite la capacità di accumulo creata da queste opere.
Gli impianti a deflusso utilizzano direttamente la portata utile disponibile nell’alveo del corso d’acqua senza possibilità di regolazione della portata all’impianto.
La potenza ottenibile da un gruppo di produzione elettrica turbina-generatore è espressa dalla seguente relazione:
P = η x 9,81 Q x H
Dove: P = potenza espressa in kW; η = rendimento del gruppo di produzione turbina-generatore; Q = portata d’acqua espressa in m3/s; H = salto motore netto espresso in metri