Vantaggi e svantaggi delle centrali idroelettriche
Vantaggi: uso di acqua
( energia rinnovabile) |
Svantaggi: disboscamento e abbattimento degli habitat di alcuni animali
|
Globalmente, l’utilizzo di energia idroelettrica ha soprattutto vantaggi, sebbene anche alcuni svantaggi.
I vantaggi sono numerosi.
Per prima cosa, si tratta di una fonte energetica assolutamente pulita e a emissioni zero, anche l’ambiente circostante ad una centrale idroelettrica è generalmente pulito, senza nessuna contaminazione dell’aria.
I costi dell’energia così prodotta si mantengono tra i più bassi e la stessa energia può essere prodotta continuamente in modo del tutto naturale. Anche i costi di manutenzione non sono così elevati. Inoltre la realizzazione delle dighe adiacenti alle centrali favoriscono il contenimento dell’acqua evitando improvvise inondazioni.
Le centrali possono essere tempestivamente attivate o spente nel giro di qualche minuto, con l’apertura e la chiusura delle chiuse idrauliche. Il sistema permette così anche di coprire senza problemi eventuali picchi nella richiesta di energia dalle zone circostanti. Una
possibilità che invece non è realizzabile con le centrali termoelettriche o nucleari che hanno bisogno di più tempo per attivarsi e non possono essere spente senza lunghi tempi di riattivazione.
Tuttavia anche alcuni svantaggi sono noti.
Una centrale idroelettrica, ad esempio, non può essere costruita in qualunque posto perché sono necessari degli elementi nel territori: la vicinanza di un fiume di portate sufficienti a fornire l’immagazzinamento dell’acqua, dello spazio sufficiente per la creazione di dighe che raccolgano l’acqua stessa. Infine, la stessa creazione di una diga è possibile soltanto se il territorio lo permette in base alla caratteristiche geologiche del terreno. L’insieme di queste necessità fa sì che sono necessari attenti studi per poter individuare quei punti in cui la realizzazione di una centrale idroelettrica diventa possibile.
Un altro problema è causato dalla necessità di spazio per la costruzione del complesso diga e della centrale idroelettrica. Il sistema ha infatti bisogno di occupare molto spazio e quindi questo può portare alla riduzione o alla scomparsa di habitat adatti alla vita degli animali o di aree agricole utilizzabili dall’uomo. Inoltre la presenza della diga fa sì che i pesci non sono più liberi di nuotare liberamente in direzione del mare, con la conseguenza che la anche la vita nell’acqua del fiume può ridursi notevolmente.
Le stesse dighe bloccano anche il trasporto di materiali solidi dei fiumi, come ghiaia e sabbia, alterando il riequilibrio naturale dell’erosione del mare lungo la costa: si può quindi dar luogo a fenomeni di erosione costiera.
I vantaggi sono numerosi.
Per prima cosa, si tratta di una fonte energetica assolutamente pulita e a emissioni zero, anche l’ambiente circostante ad una centrale idroelettrica è generalmente pulito, senza nessuna contaminazione dell’aria.
I costi dell’energia così prodotta si mantengono tra i più bassi e la stessa energia può essere prodotta continuamente in modo del tutto naturale. Anche i costi di manutenzione non sono così elevati. Inoltre la realizzazione delle dighe adiacenti alle centrali favoriscono il contenimento dell’acqua evitando improvvise inondazioni.
Le centrali possono essere tempestivamente attivate o spente nel giro di qualche minuto, con l’apertura e la chiusura delle chiuse idrauliche. Il sistema permette così anche di coprire senza problemi eventuali picchi nella richiesta di energia dalle zone circostanti. Una
possibilità che invece non è realizzabile con le centrali termoelettriche o nucleari che hanno bisogno di più tempo per attivarsi e non possono essere spente senza lunghi tempi di riattivazione.
Tuttavia anche alcuni svantaggi sono noti.
Una centrale idroelettrica, ad esempio, non può essere costruita in qualunque posto perché sono necessari degli elementi nel territori: la vicinanza di un fiume di portate sufficienti a fornire l’immagazzinamento dell’acqua, dello spazio sufficiente per la creazione di dighe che raccolgano l’acqua stessa. Infine, la stessa creazione di una diga è possibile soltanto se il territorio lo permette in base alla caratteristiche geologiche del terreno. L’insieme di queste necessità fa sì che sono necessari attenti studi per poter individuare quei punti in cui la realizzazione di una centrale idroelettrica diventa possibile.
Un altro problema è causato dalla necessità di spazio per la costruzione del complesso diga e della centrale idroelettrica. Il sistema ha infatti bisogno di occupare molto spazio e quindi questo può portare alla riduzione o alla scomparsa di habitat adatti alla vita degli animali o di aree agricole utilizzabili dall’uomo. Inoltre la presenza della diga fa sì che i pesci non sono più liberi di nuotare liberamente in direzione del mare, con la conseguenza che la anche la vita nell’acqua del fiume può ridursi notevolmente.
Le stesse dighe bloccano anche il trasporto di materiali solidi dei fiumi, come ghiaia e sabbia, alterando il riequilibrio naturale dell’erosione del mare lungo la costa: si può quindi dar luogo a fenomeni di erosione costiera.
La turbina Kaplan
La turbina Kaplan è una turbina a flusso assiale, ovvero una turbina nella quale il fluido entra in direzione assiale (rispetto all’asse di rotazione della girante) e fuoriesce sempre assialmente alla girante stessa, non subendo pertanto una rotazione durante il suo transito attraverso la girante come avviene per la turbina Francis.
In termine di salti geodetici al quale operare, per le turbine Kaplan ci si pone al di sotto delle turbine Francis, con una certa zona di sovrapposizione tra le due famiglie, in particolare le turbine Kaplan iniziano ad operare con salti utili massimi di 30 metri fino a salti estremamente ridotti.
Le portate elaborabili, in virtù dell’assialità della macchina, possono superare quelle delle turbine Francis.
Le turbine Kaplan vengono realizzate con le pale orientabili, così come il distributore, pertanto il flusso risulta indirizzato al variare della portata secondo una direzione ottimale dovuto all’orientamento sia delle pale statoriche che di quelle rotoriche e da questo deriva un rendimento piuttosto elevato sull’intero campo di funzionamento della turbina.
Per quanto detto poco sopra, la turbina Kaplan presenta un rendimento piuttosto elevato sull’intero campo di regolazione, pertanto si presta in maniera eccellente per lavorare con condizioni di portata variabili.
La possibilità di variare il calettamento delle pale rotoriche d’altra parte richiede la presenza di un sistema di orientamento delle pale all’interno della girante (interno all’ogiva) con conseguenti aumenti di costo rispetto ad una equivalente turbina “Kaplan” a pale fisse.
In termine di salti geodetici al quale operare, per le turbine Kaplan ci si pone al di sotto delle turbine Francis, con una certa zona di sovrapposizione tra le due famiglie, in particolare le turbine Kaplan iniziano ad operare con salti utili massimi di 30 metri fino a salti estremamente ridotti.
Le portate elaborabili, in virtù dell’assialità della macchina, possono superare quelle delle turbine Francis.
Le turbine Kaplan vengono realizzate con le pale orientabili, così come il distributore, pertanto il flusso risulta indirizzato al variare della portata secondo una direzione ottimale dovuto all’orientamento sia delle pale statoriche che di quelle rotoriche e da questo deriva un rendimento piuttosto elevato sull’intero campo di funzionamento della turbina.
Per quanto detto poco sopra, la turbina Kaplan presenta un rendimento piuttosto elevato sull’intero campo di regolazione, pertanto si presta in maniera eccellente per lavorare con condizioni di portata variabili.
La possibilità di variare il calettamento delle pale rotoriche d’altra parte richiede la presenza di un sistema di orientamento delle pale all’interno della girante (interno all’ogiva) con conseguenti aumenti di costo rispetto ad una equivalente turbina “Kaplan” a pale fisse.
La turbina Pelton
La turbina di tipo Pelton è la più semplice nel funzionamento esso rispecchia quello dei suoi antichi mulini.
In pratica l’acqua viene convogliata nella condotta forzata la quale ha alla fine un ugello, ossia una strozzatura che fa aumentare la velocità dell’acqua indirizzandone i filetti fluidi. Dall’ugello esce un getto d’acqua che va a colpire le pale della girante. L’ugello è costruito in modo tale da avere al suo interno una spina di regolazione, che consente di variare la portata. Per aumentare l’efficienza del getto è necessario che l’ugello si trovi il più vicino possibile alla girante, la turbina, in modo tale da minimizzare la perdita di pressione. Per far questo i cucchiai vengono sagomati in modo opportuno con una scanalatura al centro per consentire che il getto colpisca una pala alla volta e per far si che tutta l’energia del getto non vada sprecata ma venga ceduta alla superficie del cucchiaio durante il suo movimento. Questo tipo di turbina è utilizzato per grandi dislivelli e piccole portate in modo tale da ottenere velocità molto
elevate.
In pratica l’acqua viene convogliata nella condotta forzata la quale ha alla fine un ugello, ossia una strozzatura che fa aumentare la velocità dell’acqua indirizzandone i filetti fluidi. Dall’ugello esce un getto d’acqua che va a colpire le pale della girante. L’ugello è costruito in modo tale da avere al suo interno una spina di regolazione, che consente di variare la portata. Per aumentare l’efficienza del getto è necessario che l’ugello si trovi il più vicino possibile alla girante, la turbina, in modo tale da minimizzare la perdita di pressione. Per far questo i cucchiai vengono sagomati in modo opportuno con una scanalatura al centro per consentire che il getto colpisca una pala alla volta e per far si che tutta l’energia del getto non vada sprecata ma venga ceduta alla superficie del cucchiaio durante il suo movimento. Questo tipo di turbina è utilizzato per grandi dislivelli e piccole portate in modo tale da ottenere velocità molto
elevate.
La turbina Francis
La turbina Francis è una turbina idraulica abbastanza complessa, sviluppata nel 1848 da James B. Francis, un ingegnere inglese. Riesce a sfruttare salti di media grandezza (tra i 20 e i 400 metri) e portate d’acqua notevoli (tra i 20 e i 300 m³/s.). Grazie a queste qualità, e grazie all'efficacia e i dettagli funzionali, ha avuto un’enorme diffusione a livello mondiale.
Tutte le turbine sono costituite da due organi principali: il distributore e la girante. Il primo serve a far assumere all'acqua particolari direzioni. La girante (ruota mobile) è dotata di paletti e serve a trasformare l’energia cinetica dell’acqua in energia meccanica.
La turbina Francis è una turbina a flusso centripeto: l’acqua viene convogliata tramite un condotto a chiocciola verso la girante. Nel distributore, dotato di una serie di paletti, il flusso d’acqua viene indirizzato per poter colpire le pale curve della girante, a sua volta direttamente collegata al generatore.
La turbina Francis è la turbina idraulica più utilizzata negli impianti idroelettrici.
Tutte le turbine sono costituite da due organi principali: il distributore e la girante. Il primo serve a far assumere all'acqua particolari direzioni. La girante (ruota mobile) è dotata di paletti e serve a trasformare l’energia cinetica dell’acqua in energia meccanica.
La turbina Francis è una turbina a flusso centripeto: l’acqua viene convogliata tramite un condotto a chiocciola verso la girante. Nel distributore, dotato di una serie di paletti, il flusso d’acqua viene indirizzato per poter colpire le pale curve della girante, a sua volta direttamente collegata al generatore.
La turbina Francis è la turbina idraulica più utilizzata negli impianti idroelettrici.
CENTRALI IDROELETTRICHE IN ITALIA
Dove si trovano le principali centrali idroelettriche in Italia?
Presenzano (Caserta): 1000 Mw
Roncovalgrande (Varese): 1000mw
Anapo (Siracusa): 500 Mw
Montorio (Teramo): 110mw
Trezzo sull’Adda (Milano): 10,871mw
Bargi (Bologna): 330mw
Guadatami (Palermo): 80mw
Caratteristiche che deve avere un sito per ospitare una centrale idroelettrica?
E’ fondamentale quando si parla di Centrale idroelettrica che l’impianto non alteri l’ecosistema del fiume e della valle che permettono di produrre energia dalla preziosa fonte rinnovabile che è l’acqua.
Quale futuro per l’energia idroelettrica in Italia?
L’ente ENEA ha realizzato uno studio molto approfondito sulle potenzialità idroelettriche dell’Italia i cui risultati sono mostrati nella sottostante tabella. Si può evincere dall’analisi dei dati che esistono almeno 921 siti, cioè luoghi adatti che permetterebbero una produzione idroenergetica pari a 1,9 TWh/anno. Tale energia sarebbe producibile a costi contenuti e competitivi sia con nuovi impianti anche micro e recupero di impianti dismessi. Potenzialità idroelettrica regionale italiana
Una soluzione sostenibile, priva di impatto ambientale e che viene incoraggiata anche all’estero e che si sta diffondendo anche in Italia è il mini-idroelettrico (Small Hydro Power) che non necessita di opere di sbarramento, vengono usate delle miniturbine installate direttamente nei corsi d’acqua. Con tale sistema innovativo si ottiene energia sufficiente per piccole realtà. Il nostro Pianeta ha il problema della crisi energetica e tutti i Paesi cercano ora di delineare una politica orientata a differenziare le fonti energetiche da cui ottenere energia per il fabbisogno interno. L’energia idroelettrica è un’energia pulita e pertanto non avrebbe senso abbandonarla, ma si devono incentivare anche altre fonti dalle rinnovabili per fare in modo di arrivare ad una tecnologia moderna, matura e con costi inferiori.
Centrali idroelettriche in CALABRIA:
La centrale idroelettrica Guida fu una centrale idroelettrica nata nel 1914 a Bivongi sullo Stilaro in Calabria. Essa fu costituita dai cittadini del piccolo centro. Fu la prima centrale idroelettrica del Sud Italia e forniva energia, all'inizio al solo comune di Bivongi, poi a Stilo e Pazzano. Rimase in attività fino al 1953.
La centrale idroelettrica Marmarico è una centrale idroelettrica costruita dalla Società Immobiliare Calabra di Torino (SIC) tra il 1928 e il 1938 nel comune di Bivongi (RC).Fornì elettricità a tutta la vallata e per un certo periodo anche a Guardavalle fino al 1972 quando fu distrutta da un'alluvione.
Centrali idroelettriche nel LAZIO:
La centrale di Scandarello ad Amatrice, in Provincia di Rieti. La centrale è alimentata dalle acque del Lago di Scandarello, un bacino artificiale realizzato con lo sbarramento nei pressi di Amatrice del torrente Scandarello, un affluente di sinistra del fiume Tronto.
Centrali idroelettriche in ABRUZZO:
La centrale di Provvidenza è una centrale idroelettrica situata in provincia dell'Aquila lungo la Strada statale 80 del Gran Sasso d'Italia all'interno del comune di Campotosto. Si tratta di una centrale in grotta che riceve le proprie acque dal soprastante lago di Campotosto con una galleria di adduzione di 1.102 m e una condotta forzata di 240 m; le acque vengono poi restituite al lago di Provvidenza con una galleria di 683 m.
La centrale di Montorio è una centrale idroelettrica situata nei pressi del km 32 della strada statale 150 della Valle del Vomano nel comune di Montorio al Vomano, in provincia di Teramo. Si tratta di una centrale in caverna che riceve le proprie acque dal bacino di modulazione di Piaganini con una galleria di adduzione di 13,85 km ed una condotta forzata di 230 m; le acque vengono poi restituite all'alveo del fiume Vomano nei pressi di Villa Vomano con una galleria di 5,22 km, a monte di un invaso di proprietà del Consorzio di Bonifica Nord utilizzato per l'irrigazione.
La centrale di Piaganini è situata lungo la strada statale 80 del Gran Sasso d'Italia a circa 3 km a monte del comune di Montorio al Vomano, in provincia di Teramo. La centrale fa parte del sistema di centrali costruite lungo la Valle del Vomano[1] ed intercetta il flusso d'acqua di 1.350 litri/s previsto nella concessione per lo sfruttamento idroelettrico della valle che deve essere rilasciato nell'alveo del fiume Vomano a valle della città di Montorio.
La centrale di San Giacomo è una centrale idroelettrica situata lungo la Strada statale 80 del Gran Sasso d'Italia nel comune di Fano Adriano in Provincia di Teramo. Si tratta di una centrale in caverna costruita nel 1947 ed ampliata nel 1998 che riceve le proprie acque dal Lago di Provvidenza con una galleria di adduzione di 28,294 km ed una condotta forzata di 583/562 m; le acque vengono poi restituite al bacino di Piaganini con una galleria di 1,85 km.
La centrale idroelettrica Guida fu una centrale idroelettrica nata nel 1914 a Bivongi sullo Stilaro in Calabria. Essa fu costituita dai cittadini del piccolo centro. Fu la prima centrale idroelettrica del Sud Italia e forniva energia, all'inizio al solo comune di Bivongi, poi a Stilo e Pazzano. Rimase in attività fino al 1953.
La centrale idroelettrica Marmarico è una centrale idroelettrica costruita dalla Società Immobiliare Calabra di Torino (SIC) tra il 1928 e il 1938 nel comune di Bivongi (RC).Fornì elettricità a tutta la vallata e per un certo periodo anche a Guardavalle fino al 1972 quando fu distrutta da un'alluvione.
Centrali idroelettriche nel LAZIO:
La centrale di Scandarello ad Amatrice, in Provincia di Rieti. La centrale è alimentata dalle acque del Lago di Scandarello, un bacino artificiale realizzato con lo sbarramento nei pressi di Amatrice del torrente Scandarello, un affluente di sinistra del fiume Tronto.
Centrali idroelettriche in ABRUZZO:
La centrale di Provvidenza è una centrale idroelettrica situata in provincia dell'Aquila lungo la Strada statale 80 del Gran Sasso d'Italia all'interno del comune di Campotosto. Si tratta di una centrale in grotta che riceve le proprie acque dal soprastante lago di Campotosto con una galleria di adduzione di 1.102 m e una condotta forzata di 240 m; le acque vengono poi restituite al lago di Provvidenza con una galleria di 683 m.
La centrale di Montorio è una centrale idroelettrica situata nei pressi del km 32 della strada statale 150 della Valle del Vomano nel comune di Montorio al Vomano, in provincia di Teramo. Si tratta di una centrale in caverna che riceve le proprie acque dal bacino di modulazione di Piaganini con una galleria di adduzione di 13,85 km ed una condotta forzata di 230 m; le acque vengono poi restituite all'alveo del fiume Vomano nei pressi di Villa Vomano con una galleria di 5,22 km, a monte di un invaso di proprietà del Consorzio di Bonifica Nord utilizzato per l'irrigazione.
La centrale di Piaganini è situata lungo la strada statale 80 del Gran Sasso d'Italia a circa 3 km a monte del comune di Montorio al Vomano, in provincia di Teramo. La centrale fa parte del sistema di centrali costruite lungo la Valle del Vomano[1] ed intercetta il flusso d'acqua di 1.350 litri/s previsto nella concessione per lo sfruttamento idroelettrico della valle che deve essere rilasciato nell'alveo del fiume Vomano a valle della città di Montorio.
La centrale di San Giacomo è una centrale idroelettrica situata lungo la Strada statale 80 del Gran Sasso d'Italia nel comune di Fano Adriano in Provincia di Teramo. Si tratta di una centrale in caverna costruita nel 1947 ed ampliata nel 1998 che riceve le proprie acque dal Lago di Provvidenza con una galleria di adduzione di 28,294 km ed una condotta forzata di 583/562 m; le acque vengono poi restituite al bacino di Piaganini con una galleria di 1,85 km.
FUNZIONAMENTO DI UNA CENTRALE IDROELETTRICA
La centrale idroelettrica trasforma l'energia idraulica di un corso d'acqua, naturale o artificiale, in energia elettrica. In linea generale lo schema funzionale comprende l'opera di sbarramento, una diga o una traversa, che intercetta il corso d'acqua creando un invaso che puo' essere un serbatoio, o un bacino, dove viene tenuto un livello pressoche' costante dell'acqua. Attraverso opere di adduzione, canali e gallerie di derivazione l'acqua viene convogliata in vasche di carico e, mediante condotte forzate, nelle turbine attraverso valvole di immissione (di sicurezza) e organi di regolazione della portata (distributori) secondo la domanda d'energia. L'acqua mette in azione le turbine e ne esce finendo poi nel canale di scarico attraverso il quale viene restituita al fiume. Direttamente collegato alla turbina, secondo una disposizione ad asse verticale o ad asse orizzontale, e' montato l' alternatore, che e' una macchina elettrica rotante in grado di trasformare in energia elettrica l'energia meccanica ricevuta dalla turbina. L'energia elettrica cosi' ottenuta deve essere trasformata per poter essere trasmessa a grande distanza. Pertanto prima di essere convogliata nelle linee di trasmissione, l'energia elettrica passa attraverso il trasformatore che abbassa l'intensita' della corrente prodotta dall'alternatore, elevandone pero' la tensione a migliaia di Volts. Giunta sul luogo di impiego, prima di essere utilizzata, l'energia passa di nuovo in un trasformatore che questa volta, alza l'intensita' di corrente ed abbassa la tensione cosi' da renderla adatta agli usi domestici.
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