1. Componenti e funzioni di base di una centrale idroelettrica
Diga (barriera fluviale)
Funzione: La diga è un componente cruciale di una centrale idroelettrica. La sua principale funzione è quella di bloccare il fiume e formare un bacino. Alzando il livello dell'acqua, essa immagazzina una grande quantità d'acqua, aumentando così l'energia potenziale dell'acqua. La diga può controllare la quantità d'acqua a monte e regolare il livello dell'acqua e il deflusso del bacino in base ai requisiti di produzione di energia nonché alle esigenze complessive di utilizzo dell'acqua e di controllo delle inondazioni a valle.
Sistema di prelievo e deviazione
Funzione: Il prelievo si trova vicino alla base della diga nel bacino. Il suo ruolo è quello di introdurre l'acqua dal bacino nel sistema di produzione di energia. Il prelievo solitamente dispone di paratie e grate. Le paratie possono controllare l'afflusso d'acqua, mentre le grate impediscono che oggetti galleggianti nell'acqua (come rami, rifiuti, ecc.) entrino nel sistema di deviazione per evitare danni all'equipaggiamento come le turbine. Il sistema di deviazione include gallerie a pressione, condotte forzate, ecc. Esso trasporta l'acqua dal prelievo alla turbina e, durante questo processo, sfrutta la caduta per far sì che l'acqua abbia sufficiente pressione e velocità. Ad esempio, in alcune piccole centrali idroelettriche situate in valli montane, l'acqua viene portata dal bacino alla centrale di produzione situata a valle attraverso gallerie a pressione di lunga distanza.
Turbina
Funzione: La turbina è l'equipaggiamento chiave che converte l'energia del flusso d'acqua in energia meccanica. Quando l'acqua con una certa pressione e velocità colpisce la pala della turbina, la pala inizia a ruotare. A seconda del tipo di turbina (come la turbina Francis, la turbina Kaplan, la turbina tubolare, ecc.), la struttura della pala e il modo in cui l'acqua agisce su di essa sono diversi, ma il principio fondamentale è quello di utilizzare l'energia cinetica e potenziale dell'acqua per far ruotare la pala. Ad esempio, la turbina Francis è adatta per centrali idroelettriche a media e alta caduta. La sua pala può convertire efficacemente l'energia dell'acqua in energia meccanica sotto l'azione del flusso d'acqua, facendo generare elettricità al generatore.
Generatore
Funzione: Il generatore è direttamente collegato alla turbina, e la sua funzione è quella di convertire l'energia meccanica prodotta dalla turbina in energia elettrica. Il principio di funzionamento del generatore si basa sulla legge dell'induzione elettromagnetica. Quando la turbina fa ruotare il rotore del generatore nel campo magnetico, viene indotta una forza elettromotrice nelle spire statoriche, generando corrente alternata. Ad esempio, nelle grandi centrali idroelettriche, la capacità unitaria del generatore può raggiungere diversi centinaia di migliaia di chilowatt, convertendo efficacemente l'energia meccanica della turbina in energia elettrica ad alta tensione e grande capacità per la trasmissione a lunga distanza.
Canale di scolo e emissario
Funzione: Il canale di scolo è il canale attraverso il quale scorre l'acqua scaricata dalla turbina. Essa guida l'acqua verso il canale fluviale a valle. L'emissario è il punto di connessione tra il canale di scolo e il canale fluviale a valle. Attraverso l'emissario, l'acqua viene drenata nuovamente nel fiume. Durante questo processo, è necessario assicurarsi che lo scarico non causi effetti negativi come l'erosione sul canale fluviale a valle, e devono essere considerate anche le esigenze ambientali per mantenere il flusso ecologico del fiume. Ad esempio, alcune centrali idroelettriche installano dispositivi dissipatori di energia, come vasche di dissipazione, all'emissario per rallentare la velocità dell'acqua e evitare danni al letto e alle rive del fiume a valle.
Centrale idroelettrica di Itaipu (Brasile e Paraguay)
La centrale idroelettrica di Itaipu si trova sul fiume Paraná ed è una grande centrale idroelettrica costruita congiuntamente dal Brasile e dal Paraguay. La diga è una diga a gravità in cemento cava con un'altezza di 196 metri e una capacità totale di stoccaggio di 290 miliardi di metri cubi. La centrale idroelettrica di Itaipu dispone di 18 unità di generazione idroelettrica con una capacità unitaria di 700.000 chilowatt, e la sua capacità installata totale è di 1.260.000 chilowatt. Fornisce una grande quantità di elettricità al Brasile e al Paraguay, svolgendo un ruolo importante nella fornitura di energia in Sud America e promuovendo anche lo sviluppo economico locale e la costruzione di infrastrutture.
Centrale idroelettrica di Assuan (Egitto)
La centrale idroelettrica di Assuan è costruita sul Nilo ed è un'importante infrastruttura energetica dell'Egitto. La diga è una diga a nucleo di argilla con un'altezza di 111 metri e una capacità di stoccaggio del bacino di 1.689 miliardi di metri cubi. La centrale idroelettrica di Assuan ha una capacità installata di 2.100.000 chilowatt. La sua costruzione ha un significato di lungo termine per l'approvvigionamento elettrico, l'irrigazione agricola e il controllo delle inondazioni in Egitto. Controllando la quantità d'acqua nel Nilo, la centrale idroelettrica di Assuan garantisce l'acqua per l'irrigazione agricola in Egitto e fornisce anche elettricità stabile per l'industria e la vita quotidiana degli egiziani.
