Gli impianti idroelettrici sono impianti che sfruttano il flusso dell'acqua per generare energia elettrica. Questi impianti sono limitati dalle particolarità e dalle caratteristiche delle loro regioni, poiché la topografia del terreno condiziona sia le opere civili che la scelta dei macchinari. Ce ne sono diversi tipologie di impianti idroelettrici a seconda della sua ubicazione, capacità e metodo di generazione di energia. In questo articolo andremo ad approfondire le tipologie di impianti idroelettrici, come funzionano e quali sono i loro vantaggi.
Cos'è un impianto idroelettrico?
Una centrale idroelettrica è un impianto progettato per generare elettricità dall'acqua immagazzinata in un bacino idrico. Il processo di generazione inizia quando l'acqua, rilasciata da una notevole altezza, passa attraverso una turbina che converte l'energia potenziale dell'acqua in energia meccanica. Questa energia meccanica viene successivamente trasformata in energia elettrica mediante un alternatore.
Lo scopo del sistema di raccolta è quello di creare una pendenza che permetta di utilizzare l'energia potenziale accumulata dall'acqua. Quando l'acqua passa attraverso la turbina si genera un movimento rotatorio che accende l'alternatore producendo così energia elettrica.
Gli impianti idroelettrici sono costituiti da diversi componenti essenziali:
- Diga: La sua funzione è quella di trattenere l'acqua nel serbatoio. Include un troppopieno per rilasciare l'acqua in eccesso senza danni.
- turbina: Convertono l'energia dell'acqua in energia cinetica.
- alternatore: Converte l'energia cinetica in elettricità.
- Condutture: Dirigono il flusso d'acqua verso la pianta.
- Valvole: Controllano il passaggio dell'acqua per evitare tracimazioni.
Inoltre, nelle grandi centrali elettriche, esistono meccanismi noti come distruttori di energia, che hanno il compito di dissipare la forza in eccesso dell’acqua per evitare danni alla struttura e al terreno circostante.
Tipi di impianti idroelettrici
Gli impianti idroelettrici possono essere classificati in base alla loro potenza e all'ubicazione degli impianti. A seconda della quantità di energia che riescono a produrre e della loro capacità di accumulo si può parlare delle seguenti tipologie di impianti:
- Impianti idroelettrici di grande potenza: Con una capacità superiore a 10 MW.
- Mini centrali idroelettriche: Producono tra 1 MW e 10 MW.
- Microimpianti idroelettrici: Centrali elettriche di potenza inferiore a 1 MW, utilizzate in piccole comunità o per l'autoconsumo.
Esistono anche altre classificazioni degli impianti idroelettrici, basate principalmente sulla loro ubicazione e sul modo in cui gestiscono il flusso dell'acqua. Questi includono:
- Flusso continuo: Queste piante non hanno la capacità di immagazzinare acqua. Scorrono direttamente dal flusso del fiume, il che significa che sono meno efficaci durante i periodi di siccità.
- Serbatoio o stoccaggio: Usano dighe per immagazzinare grandi quantità di acqua, consentendo di controllare il flusso dell'acqua e di regolare la produzione di energia.
- Ai piedi della diga: Sono costruiti direttamente su un fiume o un lago, dove la diga funge da serbatoio naturale.
- Impianti di pompaggio o reversibili: Questi impianti immagazzinano l'acqua in serbatoi situati a diversi livelli. Nei periodi di bassa domanda, l’acqua viene pompata nel serbatoio superiore e durante i picchi di domanda viene rilasciata per generare energia aggiuntiva.
Esercizio delle diverse tipologie di impianti idroelettrici
Il funzionamento di un impianto idroelettrico varia a seconda della tipologia, anche se tutti seguono il principio di sfruttare l'energia contenuta nell'acqua per generare energia elettrica.
- Flusso continuo: In questo tipo di impianti parte dell'acqua del fiume viene deviata tramite una presa in un canale o tubazione che la convoglia alle turbine. Una volta generata l'elettricità, l'acqua viene restituita al letto del fiume.
- Centrale ai piedi della diga: Questo tipo sfrutta un bacino idrico in un fiume o in un lago. L'acqua è regolata attraverso cancelli per far girare le turbine e generare elettricità.
Impianti idroelettrici con pompaggio
Le centrali a pompaggio sono un tipo speciale di centrali idroelettriche. Funzionano come una batteria gigante, immagazzinando energia pompando acqua da un serbatoio inferiore a uno superiore durante le ore non di punta e poi rilasciando quell’acqua per generare elettricità durante i picchi di domanda.
Questo sistema migliora la produzione di elettricità e rende più flessibile l’uso di altre fonti energetiche. Inoltre, i cicli di pompaggio e rilascio sono un aiuto fondamentale per bilanciare la rete elettrica.
Vantaggi dell'energia idroelettrica
L’energia idroelettrica è una fonte energetica rinnovabile, pulita ed efficiente, che presenta numerosi vantaggi sia a livello energetico che ambientale ed economico:
- Rinnovabile e non inquinante: Poiché utilizza acqua, fonte naturale e rinnovabile, non emette gas serra o altri inquinanti.
- Basso costo operativo: Sebbene l’investimento iniziale sia elevato, i costi operativi e di manutenzione sono bassi, poiché le turbine e le apparecchiature hanno una lunga vita utile e richiedono poca supervisione.
- Controllo delle risorse idriche: Le dighe possono regolare il flusso dei fiumi, contribuendo alla protezione dalle inondazioni, alla fornitura di acqua potabile e all’irrigazione agricola.
- Alta efficienza energetica: Rispetto ad altre tecnologie, la conversione dell’energia idrica è molto efficiente e consente di generare grandi quantità di elettricità con poche risorse.
Oltre a questi vantaggi, gli impianti idroelettrici apportano anche altri benefici a livello locale, come la creazione di strade e aree ricreative che promuovono il turismo e, in alcuni casi, il miglioramento della navigazione fluviale.
In sintesi, gli impianti idroelettrici rappresentano un’opzione altamente competitiva nel settore delle energie rinnovabili grazie alla loro capacità di generare energia a basso costo, alla loro flessibilità nel soddisfare la domanda e al loro impatto ambientale relativamente basso se gestiti correttamente.