In centrale idroelettrica l'energia cinetica sviluppata per gravità dall'acqua che cade da un livello più alto a uno più basso viene utilizzata per far ruotare una turbina e produrre elettricità. L'energia potenziale immagazzinata nell'acqua al livello superiore si trasforma in energia cinetica quando cade al livello inferiore. Questa turbina ruota quando l'acqua che cade colpisce le pale della turbina. Per ottenere una differenza di quota dell'acqua, le centrali idroelettriche sono generalmente costruite in aree montuose. Lungo il corso del fiume in queste aree, viene costruita una diga artificiale per creare la necessaria testa d'acqua. Da questa diga, l'acqua è lasciata cadere verso valle in modo controllato fino alle pale della turbina. Di conseguenza, la turbina ruota a causa della forza dell'acqua applicata alle sue pale e quindi l'alternatore ruota poiché l'albero della turbina è collegato all'albero dell'alternatore.
Il principale vantaggio di una centrale elettrica è che non richiede alcun combustibile. Richiede solo una testa d'acqua, che è naturalmente disponibile dopo la costruzione della diga necessaria.
Nessun combustibile significa nessun costo di combustibile, nessuna combustione, nessuna generazione di gas di scarico e nessuna inquinamento atmosferico. A causa dell'assenza di combustione, la centrale idroelettrica stessa è molto pulita. Inoltre, non produce alcun inquinamento atmosferico. Anche dal punto di vista costruttivo, è più semplice rispetto a qualsiasi centrale termica o nucleare.
Il costo di costruzione di una centrale idroelettrica può essere superiore a quello delle altre centrali termiche convenzionali a causa della costruzione di una grande diga sul fiume. Il costo ingegneristico, oltre al costo di costruzione, è anche elevato in una centrale idroelettrica. Un altro svantaggio di questo tipo di centrale è che non può essere costruita ovunque in base ai centri di carico.
Pertanto, sono necessarie linee di trasmissione lunghe per trasmettere l'energia elettrica generata ai centri di carico.
Di conseguenza, il costo di trasmissione può essere abbastanza elevato.
Nonostante ciò, l'acqua immagazzinata nella diga può essere utilizzata anche per l'irrigazione e altri scopi simili. A volte, creando una tale diga sul corso del fiume, le inondazioni occasionali a valle possono essere significativamente controllate.
Sono necessari solo sei componenti principali per costruire una centrale idroelettrica. Questi sono la diga, il tunnel a pressione, il serbatoio di compensazione, la casa delle valvole, il penstock e la centrale elettrica.
La diga è una barriera artificiale di cemento costruita attraverso il corso del fiume. L'area di raccolta dietro la diga crea un enorme serbatoio d'acqua.
Il tunnel a pressione prende l'acqua dalla diga alla casa delle valvole.
Nella casa delle valvole, ci sono due tipi di valvole disponibili. La prima è la valvola di scorrimento principale e la seconda è una valvola di isolamento automatica. Le valvole di scorrimento controllano l'acqua che scorre verso valle, mentre le valvole di isolamento automatico bloccano il flusso d'acqua quando il carico elettrico viene improvvisamente disconnesso dalla centrale. La valvola di isolamento automatico è una valvola di protezione che non gioca un ruolo diretto nel controllo del flusso d'acqua alla turbina. Opera solo in caso di emergenza per proteggere il sistema da un guasto.
Il penstock è una condotta d'acciaio di diametro adeguato collegata tra la casa delle valvole e la centrale elettrica. L'acqua scorre dall'alto della casa delle valvole al basso della centrale elettrica attraverso questo penstock.
Nella centrale elettrica ci sono turbine idrauliche e alternatori con relativi trasformatori di elevazione e sistemi di commutazione per generare e poi facilitare la trasmissione di elettricità.
Infine, arriveremo al serbatoio di compensazione. Il serbatoio di compensazione è anche un accessorio protettivo associato alla centrale idroelettrica. Si trova proprio prima della casa delle valvole. L'altezza del serbatoio deve essere maggiore della testa d'acqua immagazzinata nel serbatoio d'acqua dietro la diga. È un serbatoio d'acqua aperto in cima.
Lo scopo di questo serbatoio è proteggere il penstock da un'esplosione quando la turbina rifiuta improvvisamente di prendere acqua. Al punto di ingresso delle turbine, ci sono porte di turbina controllate dai governatori. Il governatore apre o chiude le porte della turbina in base alle fluttuazioni del carico elettrico. Se il carico elettrico viene improvvisamente disconnesso dalla centrale, il governatore chiude le porte della turbina e l'acqua viene bloccata nel penstock. La fermata improvvisa dell'acqua può causare una seria esplosione del penstock. Il serbatoio di compensazione assorbe questa pressione indietro facendo oscillare il livello dell'acqua in questo serbatoio.
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