La produzione di energia nel mondo

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Idroelettrica

Matei Burca

Le centrali idroelettriche sono state le prime centrali ad essere largamente sfruttate per la produzione di energia elettrica.

Si distinguono in 2 tipi:- Ad acqua fluente- A bacino

Tutti e due hanno in comune il meccanismo di produzione dell’elettricità, l’uso della turbina e del alternatore.

Convogliano l’acqua del fiume verso una turbina

Sfruttano l’energia cinetica dell’acqua per spingere e far ruotare le pale della turbina

La loro potenza nominale dipende dalla portata del fiume su cui si trova; questo non garantisce una produzione costante.

Usano l’energia potenziale dell’acqua

I bacini sono posti generalmente molto più in alto della turbina

L’acqua presa dai bacini è fatta confluire in condotte forzate

Sono i grossi tubi che portano l’acqua dal bacino fino alla turbina

Sono usate non solo per il trasporto dell’acqua, ma anche per la trasformazione del energia: si trasforma l’energia potenziale dell’acqua in energia di pressione nelle condotte; alla base delle condotte è presente un restringimento che trasforma l’energia cinetica in energia cinetica, che agisce sulla turbina

Pelton, adatta per grandi salti e portate piccole

Francis, per salti e portate medie Kaplan, per salti piccoli e portate elevate

La pressione dell’acqua mette in rotazione la turbina,che può essere di diversi tipi:

La forma delle pale è quella di due cucchiai appaiati, tra i quali si trova un tagliante che divide a metà il getto, per farlo uscire ai lati sotto forma di due getti separati ed equilibrare la spinta sui due lati della turbina

Girante

Schema di una centrale con turbina Pelton ad asse verticale e a due getti

È una turbina a flusso centripeto: l'acqua raggiunge la girante tramite un condotto a chiocciola che la circonda interamente, poi un distributore, ovvero delle palette sulla parte fissa, indirizzano il flusso per investire le pale della girante.

AcAcququaa

Girante

Schema dellaturbina

È una turbina idraulica a reazione che sfrutta piccoli dislivelli, fino a qualche decina di metri, ma con grandi portate, da qualche decina di metri cubi in su. Costruttivamente è un'elica, ove le pale si possono orientare, al variare della portata d'acqua permettendo di mantenere alto il rendimento fino a portate del 20-30% della portata nominale.

Il rendimento medio delle centrali idroelettriche si aggira sull’80%

Hanno potenze che vanno da alcuni MW a decine o centinaia di MW

In base alla potenza, si distinguono:- microimpianti: potenza < 100 kW;- mini-impianti: 100 kW – 1 MW- piccoli impianti: 1 – 10 MW- grandi impianti: potenza > 10 MW.

La potenza volumetrica: Pi=Ɣ*Qv*H

Forza peso volumetrica dell’acqua:9810 N/m3

Portatavolumetrica[m3/s]

Quota [m]

La potenza elettrica:

Pe = ŋ*Pi

Rendimento(0,75 – 0,85)

Potenza volumetrica

Energia prodotta nel tempo:

E = P • t