Dall’acqua all’energia rinnovabile: funzionamento e tipologie delle centrali idroelettriche
La centrale idroelettrica trasforma l’energia idraulica di un corso d’acqua, naturale o artificiale, in energia elettrica rinnovabile. La centrale idroelettrica può essere di tre tipi: ad acqua fluente, a bacino o ad accumulazione.
COME FUNZIONA
In linea generale, lo schema di una centrale comprende un’opera di sbarramento – una diga o una traversa – che intercetta il corso d’acqua, creando un invaso che può essere un serbatoio o un bacino idroelettrico.
Attraverso opere di adduzione, canali e gallerie di derivazione, l’acqua viene convogliata da condotte forzate dalla diga verso le turbine idrauliche, che ruotando generano energia meccanica, convertita poi in energia elettrica dal generatore elettrico rotante.
L’acqua mette in azione le turbine, generando energia meccanica, e ne esce finendo in un canale di scarico, attraverso il quale viene restituita al corso d’acqua.
Direttamente collegato alla turbina è montato il generatore elettrico rotante (alternatore), che trasforma in energia elettrica l’energia meccanica ricevuta dalla turbina.
L’elettricità così ottenuta deve essere trasformata per poter essere trasmessa a grande distanza: prima di essere convogliata nelle linee di trasmissione, l’energia elettrica passa quindi attraverso il trasformatore, che abbassa l’intensità della corrente prodotta dal generatore elettrico rotante, elevandone però la tensione.
Una volta giunta sul luogo d’impiego, prima di essere utilizzata, l’energia passa di nuovo in un trasformatore, che questa volta alza l’intensità di corrente ed abbassa la tensione, così da renderla adatta agli utilizzi industriali, commerciali o domestici.
Le centrali idroelettriche si dividono in tre macro categorie, a seconda della tipologia di impianto utilizzato: centrali ad acqua fluente, centrali a bacino e centrali ad accumulazione.
CENTRALE AD ACQUA FLUENTE
Nelle centrali ad acqua fluente si usa direttamente il flusso naturale di un fiume o di un torrente, la cui acqua viene incanalata verso le turbine per poi essere reimmessa nel flusso naturale, a valle dell’impianto.
CENTRALE A BACINO
In una centrale a bacino l’acqua di uno o più corsi si accumula in un bacino, naturale o artificiale (creato da una diga), per poi fluire in caduta, per azionare le turbine ed essere infine reimmessa nel fiume.
In questo genere di impianti, quindi, la produzione elettrica e l’acqua disponibile si possono controllare sia per flussi sia come quantità.
CENTRALE AD ACCUMULAZIONE
Le centrali ad accumulazione o di pompaggio prevedono due serbatoi a quote differenti, uno a monte e uno a valle, il secondo dei quali funge da riserva energetica.
Questo permette un doppio regime: nei momenti di minore richiesta energetica l’acqua, una volta caduta nel bacino a valle (sempre attraversando le turbine, e generando elettricità), può essere fatta risalire in quello a monte, utilizzando le stesse turbine che agiscono stavolta come un sistema di pompaggio elettrico.
ACCUMULATORI “NATURALI”
Nelle centrali ad accumulo, quindi, l’acqua può tornare nuovamente disponibile per la produzione di elettricità quando la richiesta è maggiore.
In questo senso, la centrale può lavorare a ciclo chiuso: non è infatti necessariamente legata al flusso di un corso d’acqua, e funziona come un “accumulatore” di energia, convertibile in elettricità.
Per esempio, nel caso di accoppiamento con un impianto eolico, l’elettricità in eccesso prodotta nei momenti di vento sostenuto può essere usata per azionare le turbine per il pompaggio; quando poi il vento è assente, l’elettricità viene generata con le turbine idroelettriche, anche a distanza di molto tempo e con pochissimo preavviso.
Così la centrale funge da “batteria” ricaricabile, che può essere caricata per poi rilasciare l’energia in qualsiasi momento: in questo modo anche le fonti intermittenti come il sole e il vento possono essere valorizzate al meglio e con continuità, e la centrale idroelettrica di pompaggio contribuisce a garantire la stabilità del sistema elettrico.