ALLEGATO C1 Classificazione degli impianti idroelettrici in base alla potenza

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1 ALLEGATO C1 Classificazione degli impianti idroelettrici in base alla potenza Classificazione Portata d acqua Salto lordo Potenza netta Piccola taglia < 10 m 3 /s < 50 m < 5 kw (pico centrali) < 100 kw (micro centrali) < 1000 kw (mini centrali) < 10 MW (piccole centrali) Media taglia m 3 /s m MW Grande taglia > 100 m 3 /s > 250 m > 200 MW

2 ALLEGATO C2 Classificazione degli impianti idroelettrici in base alla configurazione Classificazione Descrizione Vantaggi/svantaggi Ad acqua fluente L impianto, realizzato lungo il corso del fiume, viene alimentato attraverso l acqua prelevata per mezzo di un opportuno sbarramento (traversa o briglia) in grado di garantire il DMV. + costo contenuto + facilità di realizzazione + può essere installato praticamente ovunque - non può essere regolato - è ottimizzato solo per corsi d acqua con portate pressochè costanti nel corso dell anno - non possono sfruttare a pieno il potenziale produttivo A serbatoio Lo sbarramento è costituito da una diga che trattiene l acqua in un serbatoio posto a monte della centrale. L acqua immagazzinata viene inviata alla centrale attraverso delle condotte forzate. Il DMV è comunque garantito da una quota di acqua rilasciata dalla diga. + può sfruttare a pieno le potenzialità del corso d acqua + funzionamento a potenza costante + disponibilità continua - costo superiore per via del bacino - impatto ambientale elevato - può essere realizzato solo in posti particolari - maggiore manutenzione

3 Con impianti di pompaggio In condotte idriche Oltre al bacino superiore, come per gli impianti a serbatoio, esiste un bacino di raccolta dell acqua che defluisce dalla centrale. I due serbatoi posti a quote diverse sono collegati da un sistema di opere e tubazioni simili a quelle di un normale impianto, ma con la possibilità di invertire il ciclo di funzionamento. Nelle ore di maggior richiesta di energia (ore di punta), l acqua del serbatoio superiore fluisce verso il basso e la centrale produce energia elettrica. Nelle ore di bassa richiesta di energia l acqua raccolta nel bacino inferiore viene pompata attraverso le stesse condotte fino al serbatoio superiore. L energia elettrica consumata con il pompaggio ha un valore commerciale inferiore rispetto a quella prodotta dalla centrale nelle ore di punta perché viene utilizzata in periodi di minore richiesta. Sono impianti di recente realizzazione. L impianto è inserito in un canale o in una condotta per approvvigionamento idrico. Poiché l acqua che arriva alle abitazioni deve avere una pressione inferiore rispetto al valore della condotta, allora si sfrutta la dissipazione dell'energia all'estremo più basso della tubazione in prossimità della rete di distribuzione per alimentare una turbina che recuperi l'energia che altrimenti verrebbe dissipata. + elevata capacità di sfruttamento delle risorsa idrica. + funzionamento ininterrotto - costi ri realizzazione elevati - impantto ambientale elevato - requisiti particolari per il sito di installazione + sfruttamento di strutture già esistenti + impatto ambientale nullo + localizzazione in prossimità dei centri abitati - impianti innovativi non ancora collaudati - tecnologie da consolidare

4 ALLEGATO C3 Principali tipologie di turbine idrauliche e loro caratteristiche. Tipologia e descrizione Modello Descrizione Turbine a impulso o ad azione L energia dell acqua in uscita dal distributore è tutta cinetica (la trasformazione da potenziale a cinetica avviene nel passaggio attraverso un ugello che provoca un restringimento rispetto al diametro della condotta forzata). Lungo tutto il percorso attraverso la girante il fluido si trova a pressione atmosferica. Pelton Turgo Crossflow o a flusso radiale La portata dell acqua si ripartisce in uno o più ugelli. I vari getti sono regolati da una valvola a spillo. Sugli ugelli è presente un tegolo deflettore per deviare il flusso dalle pale ed evitare pericolosi colpi d ariete in caso di distacco improvviso del carico. L acqua abbandona le pale a velocità molto basse e di conseguenza, la cassa che contiene la ruota può essere molto leggera. Sono adatte per salti compresi tra 20 e 1300 metri e per portate ridotte (0,5-20 m 3 /s). Possono essere installate ad asse orizzontale o verticale. I principali vantaggi delle turbine Pelton sono la possibilità di lavorare a pressione atmosferica (non pone problemi di tenuta o di cavitazione), la costruzione è semplice e robusta, presentano ingombro molto ridotto, il rendimento è elevato e il numero di giri a cui funzionano è relativamente basso (adattabile a salti d acqua anche molto elevati). Simile alla Pelton, presenta delle pale con forma e disposizione diverse. Il getto colpisce contemporaneamente più pale e pertanto può gestire flussi di acqua superiori rispetto alla Pelton. Pertanto, a parità di velocità periferica, essendo la girante di dimensioni più piccole, è possibile accoppiare la turbina direttamente con il generatore senza utilizzare il moltiplicatore, con conseguente riduzione dei costi e aumento dell affidabilità. Può lavorare con salti compresi tra i 15 e i 300 m e portate fino a 20 m 3 /s. Sono consigliate per situazioni con notevole variazione di afflussi ed acque torbide. E detta anche turbina Banki-Michell. L acqua entra nella turbina attraverso un distributore ed entra nel primo stadio della ruota che funziona quasi completamente sommersa. Il flusso che abbandona il primo stadio, conferendogli un piccolo grado di reazione, cambia direzione al centro della ruota e entra nel secondo stadio, che è ad azione. La ruota è costituita da due o più dischi paralleli tra i quali vengono montate le pale che sono di lamiera piegata. Sono adatte per un ampia gamma di portate (0,02-20 m 3 /s) e salti (da 5 a 200 m). Il rendimento, che è circa dell 87% resta pressoché costante fino a portate del 16% rispetto alla portata nominale e questo consente di utilizzare queste turbine in corsi con flussi fortemente irregolari. Vantaggi e svantaggi delle turbine a flusso incrociato sono simili a quelli delle turbine Pelton, fatta eccezione per un minor rendimento. Hanno una maggiore facilità costruttiva ed adattabilità anche a salti inferiori rispetto alle Pelton.

5 Turbine a reazione L energia dell acqua in uscita dal distributore è parzialmente cinetica e parzialmente di pressione (la trasformazione da potenziale a cinetica che avviene nel distributore non è completa: l acqua ne esce con una velocità minore rispetto alle turbine ad azione, ma dotata di una pressione non nulla). Le turbine a reazione lavorano completamente immerse in acqua e sono dotate nella loro parte terminale di un diffusore. Francis Kaplan Si tratta di turbine a flusso radiale con distributore a pale regolabili e girante a pale fisse. In queste turbine l acqua si muove come in una condotta in pressione che, attraverso il distributore (fisso) cede alla ruota (mobile) la sua energia, senza mai entrare in contatto con l atmosfera. Vengono utilizzate negli impianti di pompaggio in cui svolgono la doppia funzione. Sono adatte per salti medi ( m) e portate medie (2-150 m 3 /s). I principali vantaggi sono: sfruttamento di tutto il salto disponibile fino al canale di scarico; velocità di rotazione alta, adatta a salti medio-piccoli, e non strettamente legata all entità del salto, ma invece variabile con il grado di reazione; possibilità di applicazione ad impianti in camera libera per salti molto piccoli. Mentre gli svantaggi sono: costruzione complessa; problemi di tenuta (per la differenza di pressione tra monte e valle della girante), di cavitazione (per la depressione del diffusore), e di attrito ed usura (dovuti all alta velocità dell acqua contro le pale). Si tratta di una turbina del tipo a elica o a flusso assiale. Il principio è lo stesso dell elica di una nave, ma invertito. Quando sia le pale della girante che quelle del distributore sono regolabili, si parla di turbina Kaplan o a doppia regolazione, mentre se è possibile regolare solo le pale della ruota, si parla di turbina semi-kaplan o a singola regolazione. Sono adatte per bassi salti (2-20 m) e portate elevate (8-400 m 3 /s). La potenza massima raggiunta da una Kaplan e di 200 MW.

6 Turbine a còclea (o a vite di Archimede) La còclea idraulica è conosciuta fin dall antichità, come ruota o chiocciola di Archimede, utilizzata per portare l acqua a livelli superiori. Per realizzare la turbina idroelettrica viene invertito il processo originario. In virtù della capacità della coclea di accettare materiali alluvionali e detriti di taglia superiore possono utilizzare griglie a passo ampio. Pertanto non sono necessari gli strigliatori e di conseguenza non c è produzione di rifiuti da smaltire. Inoltre presentano semplicità massima di installazione e di manutenzione. Infine i costi di impianto e gestione sono notevolmente bassi. Poiché continuano a funzionare anche con minime portate d acqua, sono molto adatte per corsi d acqua con portate irregolari. A còclea Le turbine a còclea non necessitano di regolazione. La còclea si adatta in maniera autoregolante alla frequenza di rete ed alla portata d acqua. Il rendimento è più alto rispetto alle ruote idrauliche e alle piccole turbine ed è costante e stabile in tutto il range di portate. Presentano una solidità ed una robustezza, nonché una resistenza all usura superiori rispetto alle altre turbine. Inoltre richiedono una minima manutenzione per pulizia e brevissimi periodi di fermo macchina. Non necessitano di griglia e strigliatore. Infine richiedono poche opere e costruzioni murarie al disotto del livello del suolo. L impatto ambientale è praticamente nullo poiché non creano problemi alla fauna ittica. Vengono comunemente usate in sostituzione di piccole turbine ed impianti che necessitano di manutenzione, oppure in sostituzione di ruote ad acqua danneggiate. Inoltre possono essere utilizzate per recuperare l energia associata agli scarichi d acqua pulita in impianti di depurazione, ovvero l acqua residua eccedente in una opera di presa già esistente, Infine possono essere usate per sfruttare la forza idrica dei canali di irrigazione antichi ormai inutilizzati. Le taglie vanno da 1 kw (65 l/s per 3,68 m di salto) fino a 300 kw (5500 l/s per salti fino a 10 m) con un rendimento del 90%. (Fonte

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