Turbine e centrali idroelettriche

Le centraliMappa TURBINE E CENTRALI IDROELETTRICHE Le centrali idroelettriche sono state il primo tipo di impianti ad essere progettati per produrre energia elettrica. Lenergia può provenire dal flusso di un corso dacqua (centrali ad acqua fluente) o dal salto che lacqua, accumulata in un bacino naturale o artificiale, compie per giungere alla centrale (centrale a serbatoio). Per trasformare lacqua in energia elettrica ci si serve di turbine idrauliche. La più antica turbina idraulica è la ruota idraulica, usata nell'antica Grecia e successivamente adottata nella maggior parte dell'Europa per la macinazione del grano. La sua forma consisteva in un albero verticale, con una serie di alette o palette oblique, che veniva posizionato in corsi d'acqua a flusso rapido o in condotte forzate. La potenza prodotta era di circa 0,5 cavalli. Per le centrali ad acqua fluente il salto è generalmente piccolo (da pochi metri a una cinquantina) perché si sfrutta generalmente la grossa portata del fiume, che può giungere fino a centinaia di m3 al secondo: le turbine, che vengono utilizzate in questi casi sono chiamate Kaplan. Le centrali a grande salto (da alcune centinaia di m fino a 1 km) sorgono nelle zone montane, dove sfruttano cascate naturali con piccole portate dacqua: utilizzano perciò turbine chiamate Pelton. Se il dislivello dacqua è più contenuto, da una decina a qualche centinaio di metri, la centrale è detta a medio salto: situate anchesse in zone montane utilizzano turbine a reazione chiamate Francis. TURBINA FRANCIS L'ingegnere anglo-statunitense James B. Francis progettò una turbina a flusso centripeto, nella quale cioè il flusso era diretto verso l'interno. La cosiddetta turbina a reazione, o turbina Francis, divenne la turbina idraulica più usata per salti d'acqua da 10 a 100 m. Gruppi di turbine idrauliche. TURBINA PELTON Nella seconda metà del XIX secolo, per impianti che potevano disporre di dislivelli da 100 a 1000 m, entrò in uso la turbina Pelton, progettata dall'ingegnere statunitense Lester Allen Pelton. In questa macchina, l'acqua proveniente da un bacino ad alta quota viene inviata attraverso una condotta forzata ad una strozzatura (ugello), dove l'energia dell'acqua è trasformata nell'energia cinetica di un getto ad alta velocità. Il funzionamento della turbina Pelton dipende dall'azione diretta del getto sulla girante. TURBINA KAPLAN L'aumento della domanda di energia idroelettrica nei primi anni del XX secolo stimolò la necessità di una turbina adatta a piccoli dislivelli. Nel 1913 l'ingegnere austriaco Viktor Kaplan propose una turbina a elica, il cui funzionamento era sostanzialmente l'inverso di quello dell'elica di una nave. Successivamente migliorata, questa turbina ebbe un'ampia diffusione. Per mantenere costante la tensione di uscita di una centrale idroelettrica, la velocità delle turbine deve essere mantenuta costante a prescindere dalle variazioni di pressione dell'acqua. Ciò richiede continui controlli, che per le turbine Continua »