La turbina a coclea, spesso identificata come vite di Archimede, rappresenta un'innovazione significativa nel settore delle energie rinnovabili, specialmente nell'idroelettrico. Storicamente, la vite di Archimede è nata per il funzionamento come pompa, ma oggi trova una nuova vita come turbina efficiente.
Principi di Funzionamento
Il principio di funzionamento della turbina a coclea si basa su quello di una vite di Archimede immersa parzialmente nell’acqua, che la attraversa dall’alto verso il basso lungo il suo asse. Nella sua funzione di macchina motrice, la vite di Archimede è usata oggi in diversi impianti idroelettrici come turbina. Essa funge quindi da strumento meccanico che converte l'energia di un fluido in movimento in corrente elettrica.
La turbina di Archimede o coclea è una macchina volumetrica per cui la portata che attraversa la turbina dipende solo dal numero di giri.
Componenti e Angolazione
Gli organi in movimento sono costituiti da un lungo albero tubolare cui è saldata una vite senza fine a quattro princìpi e il tutto ruota in una sorta di culla semicircolare a tenuta, denominata trogolo, con inclinazione di 23 gradi sull’orizzontale.
La forza peso dell’acqua determina la rotazione della vite con velocità variabili sino a 27 giri al minuto e, a sua volta, del generatore elettrico ad essa collegato tramite un moltiplicatore di giri ad ingranaggi.
Applicazioni e Vantaggi
Le turbine a coclea trovano applicazione in diversi ambiti, dai piccoli sistemi di irrigazione agricola alla generazione di energia per comunità rurali o aziende. Si dimostra particolarmente efficiente in situazioni dove i dislivelli sono limitati e le portate sono elevate, come in piccoli corsi d’acqua o in contesti dove la costruzione di grandi infrastrutture idrauliche non è possibile o non è desiderabile.
Si adatta inoltre molto bene agli ambienti in cui è necessario minimizzare l’impatto ambientale e paesaggistico. Non richiede grandi sbarramenti o modifiche significative al corso d’acqua, preservando l’ecosistema fluviale.
Un punto di forza della turbina a coclea è la sua capacità di mantenere un’alta efficienza operativa anche con flussi d’acqua che variano. La capacità produttiva varia in base alle dimensioni dell’installazione e alle caratteristiche del sito.
Efficienza Energetica e Sostenibilità
La turbina a coclea si distingue per l’elevata produzione di energia. Un chiaro esempio è l'installazione di Goito, con una produzione energetica di 1200 kWh/giorno, che dimostra un’alta efficienza nella conversione dell’energia idraulica in energia elettrica.
Le turbine a coclea hanno dimostrato una capacità produttiva notevole, con esempi che vanno dai 900 ai 1200 kWh giornalieri.
“Dal punto di vista ambientale - specifica l’Ing. Andrea De Antoni, Direttore Tecnico del Consorzio di Bonifica Veronese - l’impianto è rispettoso della fauna ittica presente nel corso d’acqua perché ha basse velocità di rotazione, ampie luci di passaggio ed è munito di una scala di risalita a cassettoni. Nessun rumore sarà inoltre immesso nel territorio circostante. Il progetto ha superato la procedura di valutazione di impatto ambientale presso la competente struttura regionale e ha ottenuto l’approvazione del Servizio tutela faunistica provinciale”.
Gestione e Manutenzione
Le moderne turbine a coclea possono essere equipaggiate con sistemi di controllo e monitoraggio da remoto. Un aspetto chiave è la capacità di monitorare e gestire l’impianto a distanza attraverso software dedicati. Il software di monitoraggio consente agli operatori di accedere ai dati dell’impianto in tempo reale da dispositivi come PC, tablet e smartphone.
Le turbine a coclea richiedono manutenzione semplice e poco frequente, un vantaggio significativo in termini di costi operativi e di tempo.
Flessibilità Operativa
Le turbine a coclea si adattano bene a diversi ambienti, come canali irrigui e scarichi di impianti di depurazione, e possono funzionare efficacemente con una o due coclee in parallelo.
Considerazioni sulla Progettazione
Quando si progetta una coclea idraulica, è fondamentale considerare diversi fattori, tra cui il salto disponibile, la portata dell'acqua e le variazioni di portata. In alcune situazioni, l'uso di un inverter potrebbe non essere necessario, specialmente se le variazioni di portata non incidono significativamente sulla produzione energetica.
Per fare i conti precisi sul tuo impianto dovresti dirmi di quanto vuoi sovradimensionare la portata, in base a quella si trova la dimensione corretta e poi si fanno i conti precisi del battente ... ma poi se vuoi andare nello specifico e capire quanto ti renda di più se installi l'inverter dovresti avere le curve di portata e farti tutti i relativi conti.
Esempio Pratico
Il Consorzio di Bonifica Veronese sta ultimando i lavori alla nuova centrale idroelettrica sul fiume Tartaro in località pila Vecchia nel Comune di Vigasio. L’impianto, del tipo ad acqua fluente ovvero senza alcuna sottrazione d’acqua dal fiume, utilizzerà il salto esistente di 1,60 metri mediante una coclea idraulica del diametro di tre metri, idonea per una portata sino a 5 metri cubi al secondo.
In questi giorni si stanno posando in opera gli organi elettromeccanici e di seguito avverrà la posa del quadro elettrico. Nel mese di febbraio si effettueranno le prove di funzionamento e a seguire la messa in esercizio definitiva.
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