Le centrali idroelettriche sono una soluzione tecnica, in grado di generare energia da una fonte rinnovabile fondamentale; l’acqua. Questi sistemi, sono costituiti da un insieme di opere di ingegneria idraulica e hanno la capacità di trasformare l’energia cinetica (generata grazie al movimento di masse d’acqua) in energia elettrica. Questa verrà poi raccolta e distribuita.
Le centrali idroelettriche possono essere utilizzate sia per produrre energia per uso domestico e privato, che per fornire elettricità ad imprese ed enti pubblici.
La potenza delle centrali idroelettriche si classifica in due modi; sia in base alla tipologia del salto dell’acqua, che in base alla portata (la quantità d’acqua che scorre nei canali e attraverso la turbina). La terza categoria di classificazione è quella basata sulla quantità di energia che tali centrali sono in grado di produrre. In base a questa gli impianti si suddividono perciò in: micro (Potenza < 100 kW), mini (P < 1.000 kW), piccoli (P < 10.000 kW) e grandi (P > 10.000 kW).
Attualmente il maggior impiego delle centrali idroelettriche è quello che viene fatto su piccola scala, con micro e mini impianti.
Come funzionano
Solitamente la costruzione comprende una serie di fasi:
All’inizio della costruzione, è necessario prevedere a monte un bacino artificiale, grazie ad una diga che forma uno sbarramento e non permette al flusso naturale di un fiume di scendere a valle. Allo stesso scopo si può predisporre l’utilizzo di bacini naturali già esistenti (come i laghi). Il bacino che viene a formarsi è denominato bacino di raccolta, e il livello d’acqua al suo interno tende a mantenersi sempre costante. Grazie a delle condotte forzate l’acqua scende a valle, dove è collocato un impianto contenente le turbine idroelettriche e un alternatore. L’acqua, filtrando all’interno delle turbine, ne aziona il movimento. È qui che l’energia cinetica, generata dalla rotazione di questi strumenti meccanici, si trasforma in energia elettrica, grazie appunto all’azione dell’alternatore. L’energia passa poi attraverso un trasformatore, che ha il compito di abbassarne l’intensità, alzandone però la tensione, ed è a questo punto che l’energia elettrica può essere distribuita.
L’acqua che scende a valle viene talvolta raccolta in un bacino apposito e, grazie ad un sistema di pompaggio, viene fatta risalire nel bacino collocato a monte, in modo da riempirlo nuovamente in breve tempo e poter sfruttare l’acqua per produrre più energia.
Le tipologie di centrali idroelettriche
Esistono tre diversi tipi di centrali idroelettriche:
- Centrali ad acqua fluente: sfruttano la portata naturale del fiume. L’acqua che scorre entra nella turbina, che ruotando produce energia elettrica;
- Centrali a bacino: è il caso delle centrali costruite adiacentemente a bacini di raccolta, bloccati da una diga. Come già anticipato, allo scopo possono essere utilizzati anche bacini naturali già esistenti, come i laghi. Grazie a dei canali forzati, l’acqua scorre verso le turbine e viene prodotta energia. Questa tipologia è molto utile perché l’acqua può essere dosata a seconda dell’esigenza, diversamente dalle centrali ad acqua fluente;
- Centrali ad accumulazione: hanno un bacino di raccolta anche a valle che, quando il bisogno di energia elettrica è minore (ad esempio di notte), tramite un sistema di pompaggio, l’acqua viene riempito per generare maggior energia elettrica il giorno seguente.
Anche le tipologie di turbine che vengono impiegate sono varie, comunemente le più utilizzate sono:
- Turbina Francis: scelta maggiormente per le centrali con altezze medie di caduta;
- Turbina Kaplan: come la Francis si utilizza per impianti con caduta media;
- Turbina Pelton: trova il suo impiego negli impianti con caduta alta;
- Crossflow: viene utilizzata principalmente in impianti di piccola potenza.
Vantaggi e svantaggi
Le centrali idroelettriche, come qualsiasi fonte di energia, presentano sia vantaggi che svantaggi. Vediamoli insieme:
Vantaggi:
- Si tratta di un’energia rinnovabile: Una fonte pulita, che quindi non produce emissioni;
- Una centrale idroelettrica è più economicamente conveniente di una centrale nucleare o a carbone. Dopo la costruzione della centrale stessa, i suoi costi di mantenimento sono molto più bassi rispetto agli esempi sopraccitati.
- L’energia elettrica non si può immagazzinare in grandi quantità, ma l’acqua sì, questo fa in modo che le centrali idroelettriche siano tra le fonti più utili per soddisfare grandi richieste energetiche;
- La loro archiviazione richiede poco tempo, aprendo le saracinesche idrauliche. In questo modo si rivelano particolarmente adatte nelle situazioni in cui è necessaria energia in breve tempo.
Una delle soluzioni più sostenibili che condensa tutti gli aspetti sopra citati, in dimensioni minime, è il mini-idroelettrico. tale soluzione si sta diffondendo in maniera crescente, soprattutto in Italia, avendo il vantaggio di non necessitare della costruzione di dighe. Questo perché utilizza l’acqua corrente, riducendo perciò l’impatto ambientale che avrebbe invece un bacino artificiale.
Svantaggi:
Diamo ora uno sguardo agli aspetti più problematici di questa tecnologia.
- Gli impianti necessitano di sorveglianza continua;
- Per quanto riguarda le grandi centrali, l’impatto ambientale derivante dalla loro progettazione e costruzione può essere considerevole, (danneggiamento di habitat specifici, modifica del paesaggio, ecc).
- Per la sua costruzione, una centrale idroelettrica necessita di alcune condizioni di base: ne sono un esempio la vicinanza ad un fiume (di sufficiente portata) o la possibilità di creare un dislivello tra il bacino di raccolta e le turbine.
Gli svantaggi delle centrali idroelettriche riguardano comunque principalmente quelle di grandi dimensioni, che hanno la sfortuna di creare maggior impatto ambientale, mentre quelle più piccole non presentano le stesse problematiche. Con i dovuti accorgimenti e controlli anche la pericolosità o gli effetti negativi sull’ambiente possono comunque essere ridotti.
L’azienda Tonello Energie è anche specializzata nella riqualificazione delle centrali dismesse o delle vecchie centrali, azione volta a migliorarne il rendimento, riducendo anche il cattivo impatto ambientale.