La centrale idroelettrica di Roncovalgrande a Maccagno ( VA)

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1 La centrale idroelettrica di Roncovalgrande a Maccagno ( VA) A cura della classe 3^ A Scuola secondaria di 1 grado di Castelveccana (coordinata dai docenti R. Cometti e A. Dumassi) a.s. 2013/2014

2 Centrale idroelettrica di Roncovalgrande La centrale di Roncovalgrande è una centrale idroelettrica situata a Maccagno in provincia di Varese. E uno dei più grandi impianti di generazione e pompaggio presenti in Italia. E stata realizzata tutta in una caverna scavata interamente nella montagna. La sala macchine è lunga 195 m, larga 18 m e alta 58 m.

3 Tunnel d accesso alla centrale idroelettrica di Roncovalgrande a Maccagno ( VA)

4 La centrale sfrutta il dislivello tra il lago Maggiore e il lago Delio (l'origine del lago è di escavazione glaciale, tuttavia l'intervento umano con la successiva costruzione di dighe di contenimento ha cambiato di molto l'aspetto originario del lago), situato 700 metri più in alto, tra il comune di Maccagno e il confine italo-svizzero. È raggiungibile da Maccagno tramite la strada provinciale n. 5. Durante le ore notturne e festive (quando è molto bassa la domanda di energia elettrica) l'impianto del lago accumula nel serbatoio le acque prelevate dal lago Maggiore mentre durante le ore di maggior richiesta di energia l'acqua accumulata viene lasciata discendere. L area dell impianto vista dal satellite

5 Storia Lo sfruttamento a scopo idroelettrico del lago Delio risale ai primi del 900, quando tra il 1909 e il 1911 la SIS ( Società Idroelettrica Subalpina ) costruì una diga situata dove ora si trova la diga del lago Delio sud. Essa innalzava fino a 930 m s.l.m. la quota del lago naturale portandone la capacità fino a 5 milioni di m 3. Visto il piccolo bacino imbrifero del lago Delio, quest ultimo veniva alimentato da due canali di gronda. Dal lago partiva una tubazione che con un sifone attraversava la costa del monte fino ad arrivare al pozzo piezometrico, situato a quota m s.l.m. Da lì partiva la condotta forzata che con un salto di 690 m andava ad alimentare la Centrale di Maccagno, situata a quota 240 m s.l.m. La primissima diga del lago Delio, costruita tra il 1909 e il 1911

6 Dal 1957 al 1967, si fecero degli studi preliminari e nel 1968, si ebbe il progetto definitivo del nuovo impianto idroelettrico del lago Delio. I lavori comprendevano l innalzamento della diga sud, e la conseguente costruzione di una nuova diga a nord, per aumentare la capacità d invaso a 10 milioni di m 3, la realizzazione della centrale in caverna, lo scavo della gallerie in pressione, delle condotte forzate, del pozzo piezometrico e canale di scarico. L entrata in servizio del nuovo impianto avvenne nel 1971 con un gruppo; nel 1974 la centrale montava gli 8 gruppi. Inizialmente era previsto un ampliamento della centrale, la cosidetta "terza fase" che non è mai stata portata a termine. Operai al lavoro per collocare un elemento della pompa nel suo alloggiamento

7 L'impianto: La capacità di quasi 10 milioni di metri cubi d'acqua, considerato il dislivello con la centrale sottostante, corrispondono a quasi 17 milioni di kwh. La portata complessiva dell'impianto è pari a 160 m3/s mentre le pompe multistadio hanno una portata di circa 94 m3/s. La potenza globale prodotta è pari a 1040 MW mentre la potenza richiesta durante la fase di pompaggio è pari a 784 MW. Le due condotte forzate hanno un diametro di 4,30-3,60 m e sono lunghe rispettivamente 1106 e 1108 m. La centrale (indicata dalla freccia rossa) e la stazione elettrica di Musignano (indicata dalla freccia gialla)

8 COME FUNZIONA UNA CENTRALE IDROELETTRICA Centrale idroelettrica (schema)

9 La centrale idroelettrica trasforma l'energia idraulica in energia elettrica. Lo schema comprende una diga che crea un invaso. 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). L'acqua mette in azione le turbine e ne esce finendo poi nel canale di scarico attraverso il quale viene restituita al fiume. Collegato alla turbina è montato l' alternatore, in grado di trasformare in energia elettrica l'energia meccanica ricevuta dalla turbina. L'energia elettrica poi deve essere trasformata per poter essere trasmessa a grande distanza. Pertanto passa attraverso il trasformatore che abbassa l'intensità della corrente, elevandone però la tensione. Giunta sul luogo di impiego, 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 usi domestici.

10 Una diga è uno sbarramento permanente su un corso d'acqua naturale che serve a creare un lago artificiale. Diga del lago Delio

11 Un bacino idroelettrico è un invaso d'acqua che ha lo scopo di raccogliere le acque di un fiume per poterne poi utilizzare l'energia potenziale per produrre energia elettrica attraverso una centrale idroelettrica. Un bacino artificiale formato da una diga necessita di una o più opere di scarico che permettano, a seconda dei casi, di mantenere in caso di piena il livello della diga al di sotto della soglia di sicurezza; di convogliare parte dell'acqua verso la destinazione per la quale esso è stato costruito. Gli scarichi di una diga permettono lo svuotamento parziale o totale del bacino per poter effettuare la manutenzione dello stesso e/o del paramento a monte dalla diga. Gli scarichi di una diga possono essere di superficie o di fondo. Quelli di superficie sono costituiti da sfioratori di varie tipologie, mentre quelli di fondo sono in genere gallerie in pressione il cui imbocco è regolato da una paratoia. Il lago Delio (la diga è indicata dalla freccia)

12 Il pozzo piezometrico è un pozzo verticale che si utilizza nelle centrali idroelettriche. Ha la funzione di proteggere dal colpo d ariete le turbine poste a valle. Il colpo d'ariete si genera a causa di una brusca diminuzione di portata della massa liquida che fluisce in una condotta: l energia cinetica della massa si trasforma in energia di pressione (es. chiusura delle valvole in centrale). Il pozzo piezometrico ha anche la funzione di volano idraulico cioè di rendere immediatamente disponibile una certa quantità d acqua a monte delle turbine all'apertura delle valvole in centrale.

13 Le condotte forzate sono generalmente costituite da tubazioni metalliche in lamiera d'acciaio o in calcestruzzo armato. Sono munite in testa di organi di chiusura e sicurezza (in genere valvole a farfalla) ed al piede di organi di intercettazione (valvole rotative o a farfalla) di sicurezza delle turbine, a valle delle quali sono installati gli organi di regolazione (distributori di turbina) direttamente connessi alle stesse turbine. Collettore della condotta forzata e valvole rotative

14 Una turbina idraulica è essenzialmente costituita da un organo modulante, il distributore, e da una ruota o girante. Il primo convoglia e regola il flusso d'acqua, il secondo converte in energia di rotazione l'energia cinetica sottratta all'acqua. Dal punto di vista costruttivo per utilizzare il massimo rendimento possibile si hanno 3 diversi tipi di turbine. Turbina Pelton all interno della cassa

15 La Pelton è una turbina idraulica utilizzata di solito con alti salti ( metri) e piccole portate. Le turbine Pelton sono costituite da un distributore a uno o più ugelli (generalmente fino a 6) in relazione alla portata da inviare alla girante e da una ruota, calettata sull'albero motore che trasmette la rotazione all'alternatore elettrico. Ogni ugello crea un getto, la cui portata è regolata da una valvola a spillo. Turbina Pelton (sche

16 Turbine Pelton smontate

17 I tipi di valvola utilizzati nelle centrali idroelettriche sono: Farfalla - costituite da una lente circolare che ruota attorno ad un perno girevole ad asse perpendicolare alla tubazione in cui la valvola e' inserita. Sono impiegate in impianti con salti fino a 200 m ed hanno diametri massimi di 4-5 metri. Queste non sono valvole di regolazione ma del tipo on/off (tutto aperto o tutto chiuso). Rotative - costituite da un corpo sferico nell'interno del quale si muove un otturatore rotante, che ha la stessa sezione trasversale della condotta. L'impiego di questo tipo di valvola, che ha raggiunto diametri di 4 metri, e' adatto a salti fino a m. Anche questa è del tipo on/off. Fuso - l'organo otturatore di questo tipo di valvola ha la forma di un fuso che viene spostato in direzione assiale per le manovre di chiusura o apertura. Questa valvola può regolare la portata d acqua. Valvola rotativa

18 Il trasformatore è una macchina elettrica statica atta a trasferire, sfruttando il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, energia elettrica a corrente alternata da un circuito ad un altro modificandone le caratteristiche. Schematicamente un trasformatore è costituito da due avvolgimenti, ciascuno formato da un certo numero di spire di filo di rame avvolte attorno a un nucleo di ferro di elevata permeabilità magnetica, dei quali uno riceve energia dalla linea di alimentazione, mentre l'altro è collegato ai circuiti di utilizzazione. Nelle ultime realizzazioni esiste un solo avvolgimento, in questo caso è chiamato autotrasformatore.

19 L'alternatore è un generatore di corrente elettrica. È costituito da due parti fondamentali, una fissa e l'altra rotante, dette rispettivamente statore e rotore, su cui sono disposti avvolgimenti di rame isolati. I due avvolgimenti si dicono induttore (sul rotore) e indotto (sullo statore). Alternatore (parte superiore) Alternatore

20 La centrale di pompaggio: è un tipo di impianto costituito da due serbatoi posti a quote diverse e collegati da un sistema di opere e tubazioni simile a quello di un normale impianto idroelettrico. La sola differenza che caratterizza un impianto di generazione di pompaggio è la possibilità di invertire il ciclo di funzionamento. Nelle ore di maggiore richiesta di energia, le cosiddette ore di "punta", l'acqua raccolta nel serbatoio superiore fluisce verso il basso mettendo in funzione le turbine come in normale impianto idroelettrico e viene raccolta nel serbatoio inferiore. Nelle ore di bassa richiesta di energia l'acqua viene pompata attraverso le stesse tubazioni fino al serbatoio superiore che viene così riempito in modo da essere nuovamente pronto per la nuova utilizzazione

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