La Centrale Idroelettrica.

E' capitato a tutti,nel corso di qualche gita in montagna,di imbattersi in laghi artificiali

provocati dallo sbarramento di una valle con una diga,fiancheggiati da una lunga

tubazione in discesa lungo un ripido pendio;si tratta di impianti produttori energia

elettrica,che sfruttano l'energia di caduta dell'acqua,impianti che prendono genericamente

il nome di “centrali idroelettriche”.

Cattura e raccolta delle acque.

La centrale idroelettrica è così chiamata perché utilizza l'energia di caduta dell'acqua per

produrre energia elettrica;il prefisso “idro” viene dal greco “ydor”,che vuol dire,acqua.

Di solito l'idea di centrale idroelettrica si associa immediatamente all'ambiente montano.

Ciò corrisponde alla realtà nei paesi che sono privi di grandi fiumi a portata d'acqua

relativamente costante,ma le centrali idroelettriche,dove la situazione ambientale lo

consente,si costruiscono anche sbarrando il corso di un fiume. In Italia abbiamo scarsi

esempi di queste centrali “ad acqua fluente”,che danno invece produzioni elevatissime

di energia sui grandi fiumi,quali il Mississipi e il Volga. Gli impianti idroelettrici delle

regioni montuose,comunissimi nelle Alpi,si costruiscono dopo un accurato studio geologico

e idrologico tendente ad accertare l'esistenza delle condizioni giustificanti la spesa

dell'impianto,che è molto elevata. Occorre infatti che l'acqua sia presente in quantità

elevata,e che la natura del terreno ne consenta l'accumulo senza pregiudizio per la

sicurezza delle popolazioni. Se tutto va bene,si decide di fare la diga che condanna una

valle alla sommersione. Le acque di torrenti e torrentelli,alimentati dallo scioglimento

dei nevai e dalle precipitazioni atmosferiche,riempiono lentamente il bacino artificiale

che si è formato.

Utilizzazione del salto d'acqua.

Dal “lago artificiale”,l'acqua viene condotta alla centrale mediante tubature di grosso

diametro,che seguono il percorso più breve allo scopo di sfruttare il massimo il “salto” o

dislivello disponibile. Se è necessario,vengono scavate nella roccia lunghe gallerie per

offrire un conveniente passaggio all'acqua,integrando così i tratti di conduttura in tubo

d'acciaio che viene rinforzato,nelle parti più basse (dove maggiore è la pressione d'impianto

fermo),da robusti cerchioni,anch'essi in acciaio. Il complesso del percorso tra il bacino

artificiale e la centrale prende il nome di condotta forzata. Per consentire il libero sfogo

alla sovrappressione che si forma alla chiusura dell'afflusso (il cosiddetto “colpo d'ariete”),

la condotta forzata è messa in comunicazione con un lungo sfiato verticale,che prende il

nome di pozzo piezometrico (dal greco “piezo”= premere). All'uscita dalla condotta forzata,

l'acqua ha acquistato la massima energia cinetica cioè,scendendo nella tubazione,ha

trasformato la perdita di quota in velocità:è con questa velocità che verrà mandata contro

le pale della turbina per farla girare.

Turbina e alternatore.

La turbina è il perfezionamento delle antiche ruote idrauliche che ancora oggi fanno girare

i mulini. La turbina è stata minuziosamente studiata affinché l'energia dell'acqua si

trasferisca ad essa con il minimo possibile di perdite. Nell'impianto con le pale della

turbina,la velocità dell'acqua si trasmette ad essa facendola girare più o meno velocemente.

Appositi dispositivi provvedono a regolare la portata dell'afflusso,ossia la quantità d'acqua

che viene mandata contro la turbina,modificando la velocità di rotazione. La turbina è

collegata direttamente con una macchina generatrice di corrente elettrica alternata,

denominata alternatore,capace di produrre energia elettrica utilizzando energia cinetica,

ossia l'energia conseguente alla velocità di rotazione della turbina. Come si vede,la

produzione di energia idroelettrica si svolge attraverso un susseguirsi di trasformazioni

energetiche,incominciando dall'energia che l'acqua del lago artificiale possiede,rispetto

alla centrale,in virtù della posizione sopraelevata che occupa. Questa energia di posizione

è detta energia potenziale. Cadendo,l'acqua scende a posizioni sempre più basse perdendo

energia potenziale,ma acquistando una corrispondente carica di velocità (energia cinetica),

che trasferisce alla turbina,e da qui all'alternatore. La corrente elettrica prodotta

dall'alternatore deve essere a tensione relativamente bassa (circa 10.000 volt),ma in

queste condizioni il suo trasporto ai luoghi di utilizzazione sarebbe assai oneroso,perché

una gran parte dell'energia verrebbe dissipata lungo i fili dell'elettrodotto. Si deve perciò

ricorrere al trasformatore,che innalza la tensione a valori molto elevati (fino a 380.000

volt e anche molto di più) prima di immettere l'energia nella linea di trasporto. Giunta ai

luoghi d'impiego,la corrente è nuovamente abbassata di tensione per poterla utilizzare nelle

comuni abitazioni.

Centrali termoelettriche ed elettronucleari.

Le disponibilità di energia idraulica non sono tali da sopperire,di regola,all'intero

fabbisogno energetico di una nazione. Si produce allora energia elettrica anche sfruttando

l'energia termica conseguente alla combustione di metano,nafta,carbone o altro. I relativi

impianti prendono il nome di centrali termoelettriche (dal greco “thèrmos”= calore).

Anche in questo caso gli alternatori sono collegati a turbine,le quali però vengono fatte

ruotare da getti di vapore acqueo ottenuto grazie al riscaldamento dell'acqua in apposite

caldaie. Negli ultimi tempi hanno preso grande sviluppo le centrali elettronucleari,ossia

delle centrali termoelettriche nelle quali il riscaldamento dell'acqua è provocato dal calore

che si sviluppa dalle reazioni nucleari controllate.