CLASSIFICAZIONE DEGLI IMPIANTI

In base alla taglia di potenza nominale della centrale, gli impianti

idraulici si suddividono in:f

Micro-impianti: P < 100 kW;

Mini-impianti: 100 < P (kW) < 1000;

Piccoli-impianti: 1000 < P (kW) < 10000;

Grandi-impianti: P > 10000 kW.

Questa suddivisione solitamente si riscontra anche nella diversa tipologia degli

impianti: mentre i grandi impianti idroelettrici richiedono solitamente la sommersione

di estese superfici, con notevole impatto ambientale e sociale, un piccolo impianto

idroelettrico si integra quasi perfettamente nell'ecosistema locale (si sfrutta

direttamente la corrente del fiume).

Gli impianti possono essere poi:

A. ad acqua fluente;

B. a bacino o a accumulazione;

C. di accumulo a mezzo pompaggio.

Le turbine delle centrali ad acqua fluente sono azionate dall'acqua di un fiume.

 

Il dislivello tra l'alto e il basso corso del fiume è minimo, se paragonato a quello delle

centrali ad accumulazione. Per contro, la quantità d'acqua disponibile è maggiore. Le

centrali ad acqua fluente funzionano ininterrottamente, coprendo la domanda di base:

sono quindi centrali di base. La produzione di elettricità dipende dalla portata del

fiume: di norma queste centrali producono molto in estate e meno in inverno.

Per azionare le turbine, le centrali ad accumulazione sfruttano l'acqua accumulata nei

laghi artificiali. Sono caratterizzate da grandi dislivelli e quindi da alte pressioni, ma

da piccole portate d'acqua. A seconda del bisogno, le centrali ad accumulazione

possono essere messe in esercizio e arrestate nel giro di pochi minuti. Per questo

motivo, sono utilizzate soprattutto per coprire il carico durante i periodi di punta, vale

a dire a mezzogiorno e in inverno.

Le centrali di pompaggio dispongono di un bacino di accumulazione superiore

(bacino di svaso) e uno inferiore (bacino di invaso). Nei periodi di basso consumo,

l'acqua è pompata nel bacino superiore: può così essere riutilizzata per la produzione

di elettricità quando aumenta la domanda. Solitamente l'acqua viene pompata a monte

durante la notte, in quanto le tariffe energetiche sono più economiche. Dal punto di

vista energetico tali impianti rappresentano un non senso: infatti la quantità di energia

necessaria a riempire il bacino di svaso è certamente superiore (a causa di tutte le

dissipazioni ed i consumi ausiliari) dell'energia fornita dalla stessa quantità di acqua

durante la caduta. La validità di tali impianti è prettamente economica, basandosi sul

fatto che il valore commerciale dell'energia elettrica adoperata per il pompaggio

(prodotta nelle ore notturne in impianti termoelettrici che funzionano tutto il giorno) è

inferiore al valore commerciale dell'energia prodotta, nelle ore diurne, dalla stessa

quantità di acqua in caduta: le tariffe commerciali notturne dell'energia sono inferiori

a quelle diurne. Sulla base di tale criterio risulta pertanto conveniente la realizzazione

di tali impianti. Nel caso di basse cadute si possono utilizzare turbine reversibili, che

nelle ore diurne lavorano come macchine motrici (turbine tipo Francis o elicoidale) e

nelle ore notturne come macchine operatrici (pompa centrifuga-mista).

Il salto è la differenza di quota tra il punto di prelievo dell'acqua ed il punto di

restituzione.

Gli impianti idroelettrici si suddividono in base al valore di questa grandezza in

impianti idraulici:

1. a bassa caduta (H < 50 m);

2. a media caduta (H = 50 ÷ 250 m);

3. ad alta caduta (H = 250 ÷ 1000 m);

4. ad altissima caduta ( H > 1000 m).

La portata derivata (cioè prelevata) da un impianto idroelettrico è il volume di acqua

prelevato nell'unità di tempo [m³/s]. In funzione della portata si parla di:

i. piccola portata (Q > 10 m³/s);

ii. media portata (Q = 10 ÷ 100 m³/s);

iii. grande portata (Q = 100 ÷ 1000 m³/s)

iv. altissima portata (Q > 1000 m³/s).

Per la misura della portata esistono vari metodi:

metodo velocità-area ;

usato per fiumi medi e grandi, consiste nella misura della sezione trasversale del fiume

e della velocità media dell'acqua. La sezione viene rilevata mediante metodi

topografici, mentre la velocità media può essere misurata con vari strumenti:

galleggiante, mulinello, misuratori elettromagnetici;

misura diretta delle portate mediante diluizione di un soluto nella corrente ;

adatto per piccoli corsi di acqua caratterizzati da moto turbolento, il metodo più

semplice consiste nella diluizione di sale da cucina in acqua e nella successiva misura

a valle della conduttività elettrica della soluzione che si forma;

misura mediante stramazzo ;

se il fiume è abbastanza piccolo si può realizzare una traversa provvisoria e far passare

la portata d'acqua attraverso una sezione nota (lo stramazzo), mediante misure sulla

geometria del sistema si risale alla portata;

metodo pendenza-area ;

è un metodo adatto a valori elevati della portata e si basa sui principi dell'idraulica.