Una centrale idroelettrica è un impianto che sfrutta l’energia potenziale e cinetica dell’acqua per produrre energia elettrica. Questo tipo di centrale è una delle fonti di energia rinnovabile più antiche e diffuse al mondo, grazie alla sua efficienza e all’impatto ambientale relativamente basso. Il processo di produzione dell’energia in una centrale idroelettrica può essere suddiviso in diverse fasi, ciascuna delle quali svolge un ruolo cruciale nel funzionamento complessivo dell’impianto.
Funzionamento di una centrale idroelettrica
Il primo passo nel funzionamento di una centrale idroelettrica è la raccolta dell’acqua. Questo avviene solitamente attraverso la costruzione di una diga su un fiume, che crea un bacino idrico o un lago artificiale. La diga ha la funzione di accumulare grandi quantità di acqua e di controllare il flusso verso l’impianto. La quantità di energia che può essere generata dipende dall’altezza del bacino (che determina la pressione dell’acqua) e dalla quantità di acqua disponibile.
L’acqua del bacino viene poi convogliata verso la centrale attraverso condotte forzate, che sono grandi tubazioni progettate per resistere ad alte pressioni. Durante il suo percorso, l’acqua acquista velocità e aumenta la sua energia cinetica. Alla fine delle condotte forzate, l’acqua raggiunge le turbine, che sono il cuore del sistema di generazione elettrica. Le turbine sono dispositivi meccanici che trasformano l’energia cinetica dell’acqua in energia meccanica rotativa.
Le principali tipologie di turbine per centrale idroelettrica:
- turbina Francis
- turbina Pelton
- turbina Kaplan
La scelta del tipo di turbina dipende principalmente dalle caratteristiche del sito, come la portata d’acqua e l’altezza del salto. Ad esempio, le turbine Pelton sono adatte per salti elevati e portate ridotte, mentre le turbine Kaplan sono utilizzate per salti bassi e portate elevate. Indipendentemente dal tipo, quando l’acqua colpisce le pale della turbina, le fa ruotare, convertendo così l’energia dell’acqua in energia meccanica.
L’energia meccanica generata dalla rotazione delle turbine viene trasferita a un generatore, che è collegato direttamente all’asse della turbina. Il generatore è costituito da un rotore che ruota all’interno di uno statore, creando un campo magnetico. Questo movimento induce una corrente elettrica nei conduttori dello statore, trasformando l’energia meccanica in energia elettrica. Il principio alla base del generatore è la legge di Faraday, secondo cui una variazione del flusso magnetico attraverso un circuito induce una forza elettromotrice.
Una volta generata, l’energia elettrica deve essere trasportata alle reti di distribuzione. Prima di essere immessa nella rete elettrica, l’energia viene trasformata da corrente alternata a bassa tensione a corrente alternata ad alta tensione attraverso un trasformatore. Questo passaggio è essenziale per ridurre le perdite di energia durante il trasporto su lunghe distanze (l’innalzamento della tensione di trasporto – a parità di potenza elettrica – consente l’impiego di conduttori dalla sezione molto minore in quanto – sempre a parità di potenza dell’elettrodotto – la corrente massima risulterà molto più bassa per la classica legge P = V x I dove P è la potenza, V è la tensione ed I è la corrente. Aumentando il valore di V, a paritià di potenza (P) si ridurrà la corrente necessaria e quindi la sezione dei conduttori).
L’energia ad alta tensione viene quindi trasportata attraverso linee di trasmissione verso le sottostazioni, dove viene nuovamente trasformata a tensioni più basse per la distribuzione finale ai consumatori.
Il controllo e la gestione della centrale idroelettrica sono aspetti fondamentali per garantirne l’efficienza e la sicurezza. I sistemi di controllo automatizzati monitorano costantemente vari parametri operativi, come il livello dell’acqua nel bacino, la velocità delle turbine, la pressione nei condotti, la flessione delle pareti di cemento armato della diga, la temperatura dei generatori e la produzione di energia stessa. Questi sistemi permettono agli operatori di reagire prontamente a eventuali variazioni nelle condizioni operative e di ottimizzare il funzionamento della centrale.
Oltre ai benefici legati alla produzione di energia rinnovabile, le centrali idroelettriche offrono anche vantaggi ambientali e sociali. La creazione di bacini idrici può favorire la regolazione dei flussi fluviali, riducendo il rischio di inondazioni durante le stagioni piovose e garantendo una riserva d’acqua durante i periodi di siccità. Tuttavia, è importante considerare anche gli impatti ambientali, come la modifica degli ecosistemi fluviali e la possibile dislocazione delle comunità locali, che devono essere gestiti con attenzione attraverso una pianificazione sostenibile.
Una centrale idroelettrica è un complesso sistema ingegneristico che utilizza l’energia dell’acqua per produrre energia elettrica. Dalla raccolta dell’acqua nel bacino, alla conversione dell’energia attraverso turbine e generatori, fino alla distribuzione finale, ogni fase del processo è essenziale per il funzionamento efficiente dell’impianto. Grazie alla sua capacità di generare energia pulita e rinnovabile, la tecnologia idroelettrica continuerà a giocare un ruolo chiave nel futuro energetico sostenibile. Ogni centrale dispone di sale comandi computerizzate nelle quali vengono tenuti sotto controllo tutti gli aspetti tecnici del funzionamento, questo sia per ottimizzare il rendimento (anche in base alla richiesta di energia elettrica) sia per questioni di sicurezza. .
Alcune delle principali centrali idroelettriche in Italia
- Centrale Idroelettrica di Edolo (Lombardia) – Situata in provincia di Brescia, è una delle più grandi centrali idroelettriche italiane.
- Centrale Idroelettrica di Santa Massenza (Trentino-Alto Adige) – Localizzata in provincia di Trento, fa parte del complesso delle centrali del Lago di Garda.
- Centrale Idroelettrica di Livorno Ferraris (Piemonte) – Situata lungo il fiume Dora Baltea, è una delle principali centrali della regione.
- Centrale Idroelettrica di Riva del Garda (Trentino-Alto Adige) – Situata sulla sponda settentrionale del Lago di Garda.
- Centrale Idroelettrica di Castel Madama (Lazio) – Situata sul fiume Aniene, vicino a Tivoli.
- Centrale Idroelettrica di Subiaco (Lazio) – Anch’essa situata sul fiume Aniene, è una delle più antiche centrali idroelettriche in Italia.
- Centrale Idroelettrica di Cotronei (Calabria) – Situata nel Parco Nazionale della Sila, sfrutta le acque del lago Ampollino.
- Centrale Idroelettrica di Muro Lucano (Basilicata) – Localizzata in provincia di Potenza, utilizza le acque del fiume Agri.
- Centrale Idroelettrica del Flumendosa (Sardegna) – Situata nel centro dell’isola, sfrutta il fiume Flumendosa.
- Centrale Idroelettrica di Piana degli Albanesi (Sicilia) – Localizzata vicino Palermo, utilizza il bacino artificiale omonimo.
- Centrale Idroelettrica di Isola Serafini (Emilia-Romagna) – Situata sul fiume Po, è una delle principali centrali del nord Italia.
- Centrale Idroelettrica di Entracque (Piemonte) – Localizzata nelle Alpi Marittime, è una delle più potenti centrali italiane.
- Centrale Idroelettrica di Presenzano (Campania) – Situata nel comune di Presenzano, in provincia di Caserta, è uno degli impianti più importanti del sud Italia.
- Centrale Idroelettrica di Roncovalgrande (Lombardia) – Situata sul Lago Maggiore.
- Centrale Idroelettrica di San Fiorano (Lombardia) – Fa parte del complesso delle centrali dell’Adda.
- Centrale Idroelettrica di Valpelline (Valle d’Aosta) – Utilizza le acque del bacino di Place Moulin.
