Essendo la più grande fonte di energia rinnovabile, l'energia idroelettrica rappresenta il 22% dell'elettricità mondiale e genera più energia rispetto ad altre fonti rinnovabili come sistemi di energia solare , vento, sorgenti geotermiche.
Sono i secondi più grandi impianti di generazione di energia dopo gli impianti a combustibile. L'impianto idroelettrico è costruito per produrre energia elettrica per carichi di base o di picco e in alcuni casi trasporta entrambi i carichi.
Queste centrali elettriche forniscono elettricità affidabile grazie all'ampia varietà di caratteristiche come la capacità di tracciamento del carico, alimentazione del carico di picco, funzionamento più rapido dall'inizio, ecc.
Funzionamento della centrale idroelettrica
L'energia idroelettrica è generata dall'acqua che scorre dai fiumi o da alcune costruzioni artificiali in cui l'acqua è disponibile o immagazzinata. Gli impianti idroelettrici comprendono l'invaso con diga, condotta forzata, turbina, Generatore e linee di trasmissione.
Una diga viene costruita vicino a un lago o un grande fiume per immagazzinare l'acqua in un serbatoio. La diga trattiene l'acqua e aumenta la pressione dell'acqua al livello inferiore. È costruito ad altezze maggiori per aumentare la portata.
funzionamento della centrale idroelettrica
L'acqua dei serbatoi viene trasportata attraverso condotte forzate che sono enormi tunnel per trasportare l'acqua. In questi impianti, la caduta dell'acqua viene utilizzata per far girare l'albero motore.
Quando l'acqua viene alimentata dal serbatoio attraverso i tunnel sulle pale della turbina, la turbina inizia a ruotare nella direzione della forza dell'acqua. Poiché questa turbina è accoppiata all'albero dell'alternatore, energia elettrica è prodotto dall'alternatore.
Qui l'energia cinetica dell'acqua corrente viene convertita in elettricità che viene ulteriormente trasmessa alle sottostazioni tramite linee di trasmissione come mostrato nella figura sopra.
La quantità di elettricità dipende da due fattori che sono
1. Capo dell'acqua
2. Tasso di flusso d'acqua di scarico dell'acqua
Il battente dell'acqua indica la distanza tra la superficie dell'acqua e la superficie della turbina e dipende dall'acqua disponibile nel serbatoio e dalle dimensioni del serbatoio. Se la prevalenza è maggiore, l'acqua da un'altezza maggiore cade con più forza, provocando un aumento della rotazione della turbina.
Ciò si traduce in più risultati in più produzione di energia. Allo stesso modo, se la velocità di scarico dell'acqua è maggiore, viene generata una potenza elevata poiché la quantità di acqua che cade è maggiore e la velocità dell'acqua dipende dalle capacità del fiume come acqua enorme o più acqua che scorre in fiumi più grandi.
Parti / componenti della centrale idroelettrica
La costruzione di una centrale idroelettrica richiede un costo iniziale elevato per costruire una diga, serbatoi e centrale elettrica. Ma una volta avviato necessita di minori spese di manutenzione rispetto agli impianti alimentati a combustibile.
Di seguito vengono descritte alcune delle parti o componenti principali degli impianti idroelettrici.
Diga :
Diga
Queste sono le strutture costruite sui fiumi per fermare il flusso dell'acqua e per immagazzinare l'acqua nel bacino. La diga raccoglie e immagazzina l'acqua nelle stagioni piovose e consente il funzionamento continuo dell'impianto anche durante le stagioni estive. Solleva la testa dell'acqua in modo che l'altezza dell'acqua che cade aumenta.
Cancelli di presa o controllo :
Questi sono usati per rilasciare o fermare l'acqua dalla diga. L'acqua dal serbatoio viene rilasciata attraverso queste porte all'unità turbina. L'acqua riceve energie sia potenziali che cinetiche mentre scorre attraverso i cancelli di controllo.
Penstock :
Condotte forzate
Aiuta ad aumentare la velocità dell'acqua a una velocità maggiore per azionare le turbine. Si tratta di lunghi tubi che portano l'acqua dal serbatoio alla casa della turbina.
Turbine ad acqua:
turbina ad acqua
L'energia potenziale e cinetica dell'acqua del serbatoio alimentato dall'idro turbina viene convertita in movimento rotatorio. Quando l'acqua colpisce le pale della turbina, inizia a ruotare nella direzione della forza netta dell'acqua.
Diversi tipi di turbine includono turbine a ruota Kaplan, Francis e Pelton. La turbina Francis è la turbina più comune utilizzata in vari impianti idroelettrici. Il tipo di turbina dipende dalla prevalenza o dalla quantità di acqua e dalla capacità della generazione di energia elettrica.
Generatori:
Questi sono anche chiamati alternatori in cui l'albero del rotore è accoppiato con l'albero della turbina. Pertanto mentre la turbina ruota, provoca a ruotare il generatore albero. Questa rotazione genera l'energia elettrica che viene ulteriormente trasmessa alle sottostazioni tramite linee di trasmissione.
Tipi di impianti idroelettrici
Le centrali idroelettriche sono classificate in tre tipologie fondamentali a seconda del modo in cui funzionano. Questi metodi di generazione sono impianti Run-of-River, di stoccaggio e di pompaggio e sono spiegati brevemente di seguito.
Impianti idroelettrici ad acqua fluente
È anche chiamato tipo di deviazione della pianta. In questo, una parte dell'acqua viene deviata nei canali dal fiume. Questi tipi di piante potrebbero non richiedere una diga per lo stoccaggio dell'acqua. Il design e l'aspetto di questi impianti sono diversi dagli impianti idroelettrici convenzionali. Questi sono usati per fornire l'alimentazione al carico di base.
Impianto idroelettrico fluviale
Queste piante utilizzano un piccolo stagno d'acqua chiamato Forebay per soddisfare i carichi immediati per meno periodi. Forebay regola il flusso d'acqua all'unità turbina in modo che anche la potenza netta generata venga variata. Riduce la necessità di costruire grandi serbatoi per alte prevalenze o sbalzi d'acqua, quindi il costo iniziale è ridotto rispetto agli impianti di stoccaggio.
Impianti idroelettrici di stoccaggio
Questo è il tipo più comune di impianto idroelettrico che richiede una diga per immagazzinare l'acqua nel serbatoio. La diga facilita l'aumento della testa e la velocità dell'acqua.
Le condotte forzate trasportano l'acqua dalla diga all'unità turbina, quindi la potenza generata dipende dalla fornitura di acqua dal serbatoio. Questi sono usati sia come base che come impianti di carico di punta. La potenza netta generata è superiore al percorso degli impianti fluviali.
Impianti di stoccaggio con pompaggio
In questo, la disposizione reversibile pompa-turbina e saracinesca scambia l'acqua tra i serbatoi di testa (serbatoio superiore) e di coda. In caso di bassa elettricità, l'acqua richiesta viene pompata dallo stagno di coda allo stagno di testa da macchine idrauliche. Questo viene fatto utilizzando l'energia generata da impianti alimentati a combustibile.
Impianto di stoccaggio pompato
Durante le ore o i carichi di punta, l'acqua viene rilasciata dallo stagno di testa allo stagno di coda attraverso le condotte forzate. L'efficienza energetica di questi impianti varia dal 70 all'80%. A causa del carico di picco che fornisce alimentazione a basso costo, i ricavi sono aumentati.
Vantaggi delle centrali idroelettriche
• Basso costo operativo : Una volta costruita la diga, l'elettricità viene prodotta a un ritmo costante perché non è necessario alcun combustibile.
• Nessun inquinamento: una centrale idroelettrica non produce rifiuti nocivi o gas a effetto serra, quindi l'inquinamento dell'atmosfera è inferiore rispetto agli impianti termici e nucleari.
• Potenza economica : l'energia è generata con energia rinnovabile, quindi non è richiesto alcun costo del carburante durante la generazione. Ciò rende il basso costo dell'elettricità rispetto all'aumento dei prezzi dei combustibili fossili.
• Conservazione dell'acqua: La costruzione di questa pianta facilita anche l'acqua per scopi di irrigazione e riduce le inondazioni e la siccità immagazzinando l'acqua. Questo è molto utile perché supera gli sprechi d'acqua inutili.
Spero che tu abbia avuto una chiara comprensione delle conoscenze di base sull'energia idroelettrica e sul suo funzionamento. Inoltre, qualsiasi domanda riguardante progetti elettrici ed elettronici, scrivi i tuoi suggerimenti e commenti su questo articolo nella sezione commenti qui sotto. E rispondi a questa domanda se sei interessato - In base alla capacità come sono classificati gli impianti idroelettrici?
Crediti fotografici:
Diga sul fiume vicino wikimedia
Condotte forzate di wikimedia
Costruzione di turbine ad acqua di snowyhydro
Piante run-of -river di wikimedia
Impianto di stoccaggio pompato da I.V.A.
