Fin dalle origini, quella idroelettrica è stata ed è ancora, fra le più importanti e primissime fonti di energia rinnovabile al mondo. In Italia, copre il 10-15% del fabbisogno energetico nazionale. La turbina idraulica è il componente più importante di un impianto idroelettrico.
Funzionamento di una Turbina Idraulica
Nella turbina idraulica, 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. In linea generale, è costituita da un organo fisso “il distributore” e da uno mobile “la girante”.
Tipologie di Turbine Idrauliche
Esistono diverse tipologie di turbine idrauliche, adatte a diverse condizioni di flusso e salto dell'acqua. Ecco alcune delle principali:
Turbine Pelton
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.
Microturbina Pelton
Si tratta di una turbina ad azione, utilizzata comunemente negli impianti con salti notevoli (dai 20 ai 200 metri), ma con portate d’acqua anche limitate (da 0,5 a 100 litri a secondo). Disponibile in una vasta gamma di taglie e nelle versioni ad asse orizzontale e verticale, la microturbina Pelton è caratterizzata da pale a doppio cucchiaio realizzate in acciaio inox. Essendo in grado di adattarsi anche a portate limitate, la Pelton è la turbina in assoluto più utilizzata nei micro e nei mini impianti idroelettrici.
Turbine Francis
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; su un ampio campo di portate.
Miniturbina Francis
La turbina Francis è classificabile come “miniturbina” (ma non “microturbina”), dal momento che è adatta per potenze di almeno 100 kW. E’ in grado di sfruttare salti d’acqua che vanno indicativamente da 10 a 350 metri. Si tratta di una turbina a reazione, in cui cioè l’acqua che attraverso il distributore giunge alla girante, si trova in pressione e non viene a contatto con l’aria esterna.
Turbine Kaplan
Le turbine Kaplan permettono numerose applicazioni, anche in settori molto diversi. 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. Possono essere costruite con l’asse verticale, orizzontale o inclinato, nonché in camera asciutta o bagnata. Con il distributore 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.
In alcuni casi possono essere regolate sia le pale della girante che quelle del distributore: in questo caso si parla di Kaplan “a doppia regolazione”. Esiste una variante semplificata della turbina Kaplan: si tratta della turbina "ad elica". Le turbine ad elica hanno la caratteristica di avere sia il distributore che le pale della ruota completamente fisse e non regolabili.
Turbine a Bulbo
Le turbine a Bulbo sono ricavate dalle turbine Kaplan e risultano molto più semplici. Vengono solitamente utilizzate su livelli di qualche metro.
Turbine a Vite Idraulica o Coclea
Le turbine a Vite idraulica o Coclea sono conosciute anche come ruota di Archimede. 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.
Turbine Banki
Conosciuta anche come Cross-Flow o a flussi incrociati, la microturbina Banki è adatta per salti d’acqua che vanno dai 5 ai 100 metri e per portate da 20 a 1000 litri al secondo. Si tratta di una particolare turbina a due stadi, che consente cioè una doppia azione dell’acqua sulle pale. L'acqua viene prima indirizzata dal distributore verso la periferia esterna della ruota, imprimendo la rotazione. La trasmissione del movimento del girante al generatore avviene grazie ad una cinghia dentata. Particolarmente interessante è la possibilità di abbassare la portata (fino al 16% della nominale), mantenendo costante il rendimento elettrico, che si attesta attorno all’87%.
Mini Turbine
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; di energia elettrica, per il settore Pubblico e Privato.
Aspetti Economici e Personalizzazione
Le turbine prodotte da Misa, sono macchine speciali customizzate, adatte alle più svariate applicazioni e con ottimi rendimenti in ampi range di portate e salti geodetici. Vengono prodotte in base alla disponibilità dell’acqua dovuta alle fluttuazioni del territorio; di specifiche esigenze del Cliente, sulla base del Sito di installazione e dell’analisi dei costi e benefici e dei piani economici di proiezione. Velocità di rotazione, unitamente allo studio fluidodinamico C.F.D. sono i fattori determinanti in grado di garantire un elevato standard di qualità, richiesto per servizio H24.
Normative e Autorizzazioni in Italia
Con la concessione la PA costituisce in favore del soggetto concessionario un «diritto temporaneo» di sottrarre l’acqua all’uso generale per destinarla ad un uso particolare (sempre che ciò sia compatibile con il pubblico interesse) secondo un determinato progetto di utilizzo. Le procedure di autorizzazione alla costruzione e all’esercizio dell’impianto sono attivate solo all’ottenimento della concessione a derivare. ACQUISITA LA CONCESSIONE SI DEVE PRESENTARE ALL’AUTORITA’ CONCEDENTE (ART. 21 DEL R.R. Istruttoria tecnico-amministrativa (unificata con istanze concorrenti) e richiesta pareri obbligatori (es: parere Autorità di bacino, Autorità Idraulica, Autorità competente su sicurezza sbarramenti di ritenuta; etc.); Rilascio/rigetto concessione con scelta tra concorrenti (a parità di progetto la prima istanza) e accettazione/firma disciplinare di concessione.
Scambio sul Posto (SSP)
Lo scambio sul posto (SSP), disciplinato dalla deliberazione dell'Autorità per l'energia elettrica e il gas, definisce la regolamentazione del meccanismo che consente di immettere in rete l'energia elettrica prodotta da un impianto privato di produzione di energia elettrica, ma non immediatamente autoconsumata, per poi prelevarla in un momento successivo per soddisfare i propri consumi elettrici.
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