ALLEGATO C1 – Classificazione degli impianti idroelettrici in base alla potenza
Classificazione
Portata d’acqua
Salto lordo Potenza netta
Piccola taglia
< 10 m3/s
< 50 m
< 5 kW (pico centrali)
< 100 kW (micro centrali)
< 1000 kW (mini centrali)
< 10 MW (piccole centrali)
Media taglia
10-100 m3/s
50-250 m 5-200 MW
Grande taglia
> 100 m3/s
> 250 m
> 200 MW
ALLEGATO C2 – Classificazione degli impianti idroelettrici in base alla configurazione
Classificazione
Ad acqua fluente
Descrizione
L’impianto, realizzato lungo il corso del fiume, viene alimentato
attraverso l’acqua prelevata per mezzo di un opportuno
sbarramento (traversa o briglia) in grado di garantire il DMV.
A serbatoio
Lo sbarramento è costituito da una diga che trattiene l’acqua in + può sfruttare a pieno le potenzialità del
un serbatoio posto a monte della centrale. L’acqua
corso d’acqua
immagazzinata viene inviata alla centrale attraverso delle + funzionamento a potenza costante
condotte forzate. Il DMV è comunque garantito da una quota di + disponibilità continua
acqua rilasciata dalla diga.
- costo superiore per via del bacino
- impatto ambientale elevato
- può essere realizzato solo in posti
particolari
- maggiore manutenzione
Vantaggi/svantaggi
+ costo contenuto
+ facilità di realizzazione
+ può essere installato praticamente ovunque
- non può essere regolato
- è ottimizzato solo per corsi d’acqua con
portate pressochè costanti nel corso
dell’anno
- non possono sfruttare a pieno il potenziale
produttivo
Con impianti di pompaggio
Oltre al bacino superiore, come per gli impianti a serbatoio, + elevata capacità di sfruttamento delle
esiste un bacino di raccolta dell’acqua che defluisce dalla
risorsa idrica.
centrale. I due serbatoi posti a quote diverse sono collegati da un + funzionamento ininterrotto
sistema di opere e tubazioni simili a quelle di un normale - costi ri realizzazione elevati
impianto, ma con la possibilità di invertire il ciclo di - impantto ambientale elevato
funzionamento.
- requisiti particolari per il sito di
Nelle ore di maggior richiesta di energia (ore di punta), l’acqua
installazione
del serbatoio superiore fluisce verso il basso e la centrale produce
energia elettrica. Nelle ore di bassa richiesta di energia l’acqua
raccolta nel bacino inferiore viene pompata attraverso le stesse
condotte fino al serbatoio superiore. L’energia elettrica
consumata con il pompaggio ha un valore commerciale inferiore
rispetto a quella prodotta dalla centrale nelle ore di punta perché
viene utilizzata in periodi di minore richiesta.
In condotte idriche
Sono impianti di recente realizzazione. L’impianto è inserito in + sfruttamento di strutture già esistenti
un canale o in una condotta per approvvigionamento idrico. + impatto ambientale nullo
Poiché l’acqua che arriva alle abitazioni deve avere una + localizzazione in prossimità dei centri
pressione inferiore rispetto al valore della condotta, allora si
abitati
sfrutta la dissipazione dell'energia all'estremo più basso della - impianti innovativi non ancora collaudati
tubazione in prossimità della rete di distribuzione per alimentare - tecnologie da consolidare
una turbina che recuperi l'energia che altrimenti verrebbe
dissipata.
ALLEGATO C3 – Principali tipologie di turbine idrauliche e loro caratteristiche.
Tipologia e descrizione
Modello
Descrizione
Pelton
La portata dell’acqua si ripartisce in uno o più ugelli. I vari getti sono regolati da una valvola a spillo.
Sugli ugelli è presente un tegolo deflettore per deviare il flusso dalle pale ed evitare pericolosi colpi
d’ariete in caso di distacco improvviso del carico. L’acqua abbandona le pale a velocità molto basse e
di conseguenza, la cassa che contiene la ruota può essere molto leggera. Sono adatte per salti compresi
tra 20 e 1300 metri e per portate ridotte (0,5 - 20 m3/s). Possono essere installate ad asse orizzontale o
verticale.
I principali vantaggi delle turbine Pelton sono la possibilità di lavorare a pressione atmosferica (non
pone problemi di tenuta o di cavitazione), la costruzione è semplice e robusta, presentano ingombro
molto ridotto, il rendimento è elevato e il numero di giri a cui funzionano è relativamente basso
(adattabile a salti d’acqua anche molto elevati).
Simile alla Pelton, presenta delle pale con forma e disposizione diverse. Il getto colpisce
contemporaneamente più pale e pertanto può gestire flussi di acqua superiori rispetto alla Pelton.
Pertanto, a parità di velocità periferica, essendo la girante di dimensioni più piccole, è possibile
accoppiare la turbina direttamente con il generatore senza utilizzare il moltiplicatore, con conseguente
riduzione dei costi e aumento dell’affidabilità. Può lavorare con salti compresi tra i 15 e i 300 m e
portate fino a 20 m3/s.
Sono consigliate per situazioni con notevole variazione di afflussi ed acque torbide.
Turbine a impulso o ad azione
L’energia dell’acqua in uscita dal
distributore è tutta cinetica (la
trasformazione da potenziale a
cinetica avviene nel passaggio
attraverso un ugello che provoca un
restringimento rispetto al diametro
della condotta forzata). Lungo tutto
il percorso attraverso la girante il
fluido si trova a pressione
atmosferica.
Turgo
Crossflow o a flusso
radiale
E’ detta anche turbina Banki-Michell. L’acqua entra nella turbina attraverso un distributore ed entra nel
primo stadio della ruota che funziona quasi completamente sommersa. Il flusso che abbandona il primo
stadio, conferendogli un piccolo grado di reazione, cambia direzione al centro della ruota e entra nel
secondo stadio, che è ad azione. La ruota è costituita da due o più dischi paralleli tra i quali vengono
montate le pale che sono di lamiera piegata.
Sono adatte per un’ampia gamma di portate (0,02 - 20 m3/s) e salti (da 5 a 200 m). Il rendimento, che è
circa dell’87% resta pressoché costante fino a portate del 16% rispetto alla portata nominale e questo
consente di utilizzare queste turbine in corsi con flussi fortemente irregolari.
Vantaggi e svantaggi delle turbine a flusso incrociato sono simili a quelli delle turbine Pelton, fatta
eccezione per un minor rendimento. Hanno una maggiore facilità costruttiva ed adattabilità anche a salti
inferiori rispetto alle Pelton.
Francis
Turbine a reazione
Kaplan
L’energia dell’acqua in uscita dal
distributore è parzialmente cinetica e
parzialmente di pressione (la
trasformazione da potenziale a
cinetica che avviene nel distributore
non è completa: l’acqua ne esce con
una velocità minore rispetto alle
turbine ad azione, ma dotata di una
pressione non nulla). Le turbine a
reazione lavorano completamente
immerse in acqua e sono dotate nella
loro parte terminale di un diffusore.
Si tratta di turbine a flusso radiale con distributore a pale regolabili e girante a pale fisse. In queste
turbine l’acqua si muove come in una condotta in pressione che, attraverso il distributore (fisso) cede
alla ruota (mobile) la sua energia, senza mai entrare in contatto con l’atmosfera. Vengono utilizzate
negli impianti di pompaggio in cui svolgono la doppia funzione.
Sono adatte per salti medi (10 - 500 m) e portate medie (2 - 150 m3/s).
I principali vantaggi sono:
sfruttamento di tutto il salto disponibile fino al canale di scarico;
velocità di rotazione alta, adatta a salti medio-piccoli, e non strettamente legata all’entità del salto, ma
invece variabile con il grado di reazione;
possibilità di applicazione ad impianti in camera libera per salti molto piccoli.
Mentre gli svantaggi sono:
costruzione complessa;
problemi di tenuta (per la differenza di pressione tra monte e valle della girante), di cavitazione (per la
depressione del diffusore), e di attrito ed usura (dovuti all’alta velocità dell’acqua contro le pale).
Si tratta di una turbina del tipo a elica o a flusso assiale. Il principio è lo stesso dell’elica di una nave,
ma invertito. Quando sia le pale della girante che quelle del distributore sono regolabili, si parla di
turbina Kaplan o a doppia regolazione, mentre se è possibile regolare solo le pale della ruota, si parla di
turbina semi-Kaplan o a singola regolazione.
Sono adatte per bassi salti (2 - 20 m) e portate elevate (8 - 400 m3/s). La potenza massima raggiunta da
una Kaplan e di 200 MW.
A còclea
Turbine a còclea
(o a vite di Archimede)
La còclea idraulica è conosciuta fin
dall’antichità, come ruota o chiocciola di
Archimede, utilizzata per portare l’acqua a
livelli superiori. Per realizzare la turbina
idroelettrica viene invertito il processo
originario. In virtù della capacità della
coclea di accettare materiali alluvionali e
detriti di taglia superiore possono utilizzare
griglie a passo ampio. Pertanto non sono
necessari gli strigliatori e di conseguenza
non c’è produzione di rifiuti da smaltire.
Inoltre presentano semplicità massima di
installazione e di manutenzione. Infine i
costi di impianto e gestione sono
notevolmente bassi.
Poiché continuano a funzionare anche con
minime portate d’acqua, sono molto adatte
per corsi d’acqua con portate irregolari.
Le turbine a còclea non necessitano di regolazione. La còclea si adatta in maniera autoregolante alla
frequenza di rete ed alla portata d’acqua. Il rendimento è più alto rispetto alle ruote idrauliche e alle
piccole turbine ed è costante e stabile in tutto il range di portate.
Presentano una solidità ed una robustezza, nonché una resistenza all’usura superiori rispetto alle altre
turbine. Inoltre richiedono una
minima manutenzione per pulizia
e brevissimi periodi di fermo macchina.
Non necessitano di griglia e strigliatore. Infine richiedono poche opere e costruzioni murarie al disotto
del livello del suolo.
L’impatto ambientale è praticamente nullo poiché non creano problemi alla fauna ittica. Vengono
comunemente usate in sostituzione di piccole turbine ed impianti che necessitano di manutenzione,
oppure in sostituzione di ruote ad acqua danneggiate.
Inoltre possono essere utilizzate per recuperare l’energia associata agli scarichi d’acqua pulita in
impianti
di depurazione, ovvero l’acqua
residua eccedente in una opera di presa già esistente, Infine possono essere usate per sfruttare la forza
idrica dei canali di irrigazione antichi ormai inutilizzati.
Le taglie vanno da 1 kW (65 l/s per 3,68 m di salto) fino a 300 kW (5500 l/s per salti fino a 10 m) con
un rendimento del 90%.
(Fonte www.ritz-atro.de)