La turbina Kaplan è un tipo di turbina idraulica sviluppata da Viktor Kaplan all'inizio del XX secolo, progettata per generare energia elettrica sfruttando il movimento dell'acqua. Fin dalle origini, quella idroelettrica è stata ed è ancora, fra le più importanti e primissime fonti di energia rinnovabile al mondo.
Caratteristiche e Design
La turbina Kaplan è una turbina ad asse verticale o orizzontale, dotata di pale regolabili. La turbina è composta da un rotore con pale oscillanti che possono essere inclinate per ottimizzare la raccolta dell'energia cinetica e potenziale dell'acqua.
Possono essere costruite con l’asse verticale, orizzontale o inclinato, nonché in camera asciutta o bagnata.
Tipologie e Regolazione
Esistono modelli con il rotore fisso e le pale regolabili, in questo caso la turbina risulta a semplice regolazione, detta anche mono-regolante. Con la doppia regolazione si possono ottenere maggiori vantaggi, sia sulla modulazione delle portate che sulle prevalenze.
Applicazioni e Utilizzo
Le turbine Kaplan sono tipicamente utilizzate in centrali idroelettriche dove le cadute d'acqua non sono molto elevate, come nei fiumi o nei canali. Sono utilizzate in presenza di salti generalmente piccoli e fino a una cinquantina di metri, che può giungere fino a un centinaio di metri cubi al secondo. Le turbine Kaplan permettono numerose applicazioni, anche in settori molto diversi.
In Italia, copre il 10-15% del fabbisogno energetico nazionale.
Efficienza e Vantaggi
Queste turbine sono conosciute per la loro alta efficienza, che può superare il 90% in condizioni ottimali. La turbina Kaplan rappresenta una delle migliori soluzioni per la generazione di energia idroelettrica in ambienti con flussi d'acqua variabili.
Grazie alla sua efficienza e versatilità, è un componente chiave nel panorama delle energie rinnovabili, contribuendo significativamente alla sostenibilità ambientale e alla riduzione delle emissioni di gas serra.
Alternative e Varianti
Le turbine a Bulbo sono ricavate dalle turbine Kaplan e risultano molto più semplici. Vengono solitamente utilizzate su livelli di qualche metro.
Altre tipologie di turbine idrauliche
L’energia potenziale e cinetica dell’acqua si trasforma in energia meccanica disponibile all’albero della turbina e quindi, mediante il generatore, in energia elettrica.
Le turbine Pelton vengono utilizzate soprattutto nei bacini idroelettrici alpini, per salti d’acqua medio alti che vanno dai 50 ai 1200 metri. Il distributore a più getti consente la migliore regolazione della portata allo scopo di ottimizzare l’efficienza energetica dell’intera macchina.
Le turbine Francis sono molto diffuse e sfruttano il dislivello d’acqua compreso tra una decina e qualche centinaio di metri. Il distributore vero e proprio, solitamente con pale regolabili, indirizza invece l’acqua verso le palette della girante. In base alla potenza, possono essere considerate piccole, medie e grandi.
Nel campo delle piccole portate, si collocano molto bene le turbine a vite idraulica e le micro-turbine, prodotte in base alla disponibilità dell’acqua dovuta alle fluttuazioni del territorio. Le turbine a Vite idraulica o Coclea sono conosciute anche come ruota di Archimede. Le Mini turbine sono la soluzione ideale per disporre di energia elettrica soprattutto nelle zone non asservite dalla rete di distribuzione. La plausibile regolazione avviene con l’impiego di azionamenti a velocità variabile.
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