Mag 032015
 
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IoSTUDIOAnche l’ACQUA può essere considerata una fonte di energia e come ogni altra fonte per il “principio di conservazione dell’energia“, può passare da una forma ad un’altra.

Approfondisco: il Principio di Conservazione dell’Energia afferma che “l’energia non si può creare ne distruggere, ma solo trasformare, ossia passare da una forma ad un’altra.

Approfondisco: una Fonte di Energia è l’elemento naturale a disposizione dell’uomo da cui trarre l’energia. Una Forma di Energia, è la modalità in cui l’energia si manifesta. Sono ad esempio fonti, l’acqua, il Sole, il petrolio, il carbone, i rifiuti. Queste possono manifestare l’energia che possiedono in diversi modi, come ad esempio: energia termica, chimica, meccanica, luminosa, sonora, ecc.

AcquaEnergiaL’ACQUA contiene in se una forma di energia chiamata potenziale che può essere sfruttata allo scopo di ottenere l’energia elettrica a noi necessaria. Questo passaggio non avviene direttamente, ma richiede una serie di trasformazioni.

Approfondisco: l’energia potenziale è quella che un corpo “potenzialmente” ha dentro di se ed è legata alla sua posizione e alle forze esterne come la gravità.

Per approfondire ulteriormente l’argomento clicca sul seguente link: energia potenziale.

STUDIA CON I VIDEO:

PASSAGGI DI STATO DELL’ENERGIA
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POTENZIALE CINETICA MECCANICA ELETTRICA

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La centrale idro-elettrica, è costituita da un insieme di strutture di grandi dimensioni fondamentali per la trasformazione dell’energia.

schema-idroelettrico

Schema di una centrale idroelettrica

Queste sono: bacino, diga, condotta forzata, centrale (turbine), apparati elettrici (alternatore e trasformatore), opere di restituzione.

Chiamiamo bacino o serbatoio, un grande invaso contenente immense quantità d’acqua e  può essere naturale, come ad esempio un lago, o artificiale creato dall’uomo sbarrando un corso d’acqua con una diga.

Le dighe sono gli sbarramenti realizzati dall’uomo necessari a bloccare il corso di un fiume, realizzati in cemento armato, e possono essere costruiti in due modi: ad arco e a gravità.

Diga ad arco

Diga ad arco

Le dighe ad arco sono più piccole e hanno una forma convessa. La loro conformazione consente di trasferire la spinta dell’acqua alle pareti rocciose laterali che sostengono in questo modo tutto il peso.

Le dighe a gravità, invece, sono molto più grandi, massicce e hanno una forma lineare e sezione triangolare. Reggono la spinta dell’acqua proprio perché pesantissime. Questo richiede che il terreno su cui poggiano sia particolarmente resistente.

Diga a gravità

Diga a gravità

L’acqua raggiunge la centrale attraverso un sistema di tubature chiamate condotta forzata. Queste possono essere realizzate o all’interno della montagna (in galleria) o all’esterno sul crinale o sulla diga stessa. All’imbocco, sono munite di organi di chiusura e di sicurezza che servono a regolare la portata dell’acqua, e alla base di paratoie di intercettazione che hanno lo scopo di garantire il funzionamento delle turbine rallentando la spinta dell’acqua.

Condotta forzata

Foto di una condotta forzata

Approfondisco: portata e caduta sono i due fattori più importanti presi in considerazione per la realizzazione di una centrale idroelettrica. La portata è la quantità d’acqua che passa in un secondo all’interno di una certa sezione e dipende dalla dimensione del corso d’acqua, dalle precipitazioni stagionali, dalle dimensioni del bacino. La caduta è invece è la differenza di altezza tra il bacino e la centrale.

L’acqua giunge alla centrale e viene convogliata verso una grande ruota meccanica chiamata turbina. Questa è costituita da una parte fissa chiamata distributore e una parte mobile detta girante o rotore. L’acqua in movimento entra nella turbina, regolata mediante il distributore e agisce sulle pale del rotore mettendolo in movimento.

A seconda delle caratteristiche della centrale si realizzano tipi di turbine differenti, in grado di massimizzare la produzione di energia. I tipi più importanti sono:

Turbine Pelton, basse portate e alte cadute (50-1300 metri); sono costituite da un distributore a due o più ugelli da dove viene iniettata l’acqua (max 6) in relazione alla portata da inviare alla girante e da una ruota. Ogni ugello crea un getto, la cui portata è regolata da una valvola a spillo.

Turbine Francis, medie portate e medio/basse cadute (10-250 metri); l’acqua raggiunge la girante tramite un condotto a chiocciola, poi un distributore, ovvero dei palettamenti sulla parte fissa, indirizzano il flusso per investire le pale della girante.

Turbine Kaplangrandi portate e basse cadute (5-30 metri); nella Kaplan, le pale della ruota sono sempre regolabili, mentre quelle del distributore possono essere fisse o regolabili. Quando sia le pale della turbina sia quelle del distributore sono regolabili, la turbina è una vera Kaplan (o a doppia regolazione); se sono regolabili solo le pale della ruota, la turbina è una semi-Kaplan.

Per comprendere meglio il funzionamento e le differenze tra i tre tipi di turbine, guarda il video di seguito:

GUARDA I VIDEO:

ACQUA PRO E CONTRO

L’acqua è una fonte naturale presente sul nostro pianeta in grande quantità (circa i due terzi della sua superficie) e per questo in grado di fornire grandi quantità di energia.

PRO – L’acqua è una fonte inesauribile di energia proprio per la sua quantità, è pulita perché non provoca alcun tipo di inquinamento sul pianeta, è gratuita perché disponibile per tutti nei mari, laghi e fiumi o sotto forma di pioggia o neve senza dover pagare nulla per ottenerla.

CONTRO – l’acqua non presenta grandi aspetti negativi, ma possiamo ritenere negativa la portata estiva dei corsi d’acqua. Infatti, la carenza di precipitazioni abbassa di molto la quantità di acqua (portata) che il fiume fornisce al bacino di una centrale. Per ovviare a questo inconveniente, oggi si realizzano delle centrali chiamate a pompaggio (vedi più avanti per capire di cosa si tratta).

I PROBLEMI DI UNA CENTRALE IDROELETTRICA

La centrale idroelettrica pur utilizzando una fonte energetica pulita come l’acqua, genera inquinamento nel suo processo di trasformazione. Infatti, la costruzione di tutte le strutture che la compongono, modificano profondamente l’ambiente generando quello che si chiama Impatto Ambientale.

Approfondisco: l’Impatto Ambientale è un’alterazione dell’ambiente a causa della realizzazione di opere di grande dimensione.

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