Mini idroelettrico

Per micro e mini idroelettrico si intende un piccolo impianto idroelettrico di potenza rispettivamente inferiore a 100kW e 1 MW in grado di produrre energia elettrica sfruttando il normale corso dell'acqua dei ruscelli. Questi piccoli corsi d'acqua possono rivelarsi una importante alternativa in termini di risparmio energetico, consentendo un grande taglio alla bolletta energetica per molte piccole comunità montane o extraurbane. In Italia il settore idroelettrico è l'energia rinnovabile per eccellenza e contribuisce per il 15-20% al fabbisogno energetico nazionale. Attualmente questa energia è prodotta nelle grandi dighe costruite soprattutto nel nord d'Italia. I grandi impianti idroelettrici hanno già sfruttato gran parte delle possibilità geomorfologiche presenti nel nostro paese e non sembra possibile costruirne altri. L'idroelettrico è infatti una risorsa strettamente vincolata dalle caratteristiche del territorio e dei siti prescelti. Diversamente il mini idroelettrico ha grandi potenzialità di investimento. L’energia idroelettrica è l’energia elettrica ottenibile da una massa d’acqua sfruttando l’energia potenziale che essa cede con un salto o un percorso in discesa. Impianti idraulici di questo tipo sono attuabili ovunque esista un flusso d’acqua costante e sufficiente. L’installazione di una mini centrale idroelettrica è ovviamente successiva ad una fase di progettazione, i cui studi riguardano le caratteristiche geomorfologiche del sito, la valutazione della risorsa idrica e del suo potenziale, la scelta di turbine e generatori appropriati, oltre naturalmente, agli studi riguardanti l’aspetto economico e l’impatto ambientale.
Chi può installare un impianto mini-idroelettrico?
Qualsiasi impresa privata una volta ottenute le necessarie autorizzazioni può avviare un'attività legata allo sfruttamento di un piccolo corso d'acqua per trarre energia elettrica da rivendere all'operatore della rete nazionale. Il business dell'energia distribuita tramite il mini-idroelettrico è simile a quello del fotovoltaico. In alcuni casi è possibile anche sfruttare corsi d'acqua "artificiali" per generare elettricità. In altre parole quei corsi d'acqua realizzati dall'uomo per fini agricoli, industriali o civili. Si pensi alle tubazioni degli acquedotti, ai canali di bonifica o irrigui ecc. L'installazione di un piccolo sistema a turbine collegato ad un alternatore potrebbe trasformare l'energia cinetica del movimento dell'acqua in energia elettrica da rivendere al gestore della rete o da utilizzare come consumo diretto. In un'epoca in cui il caro-energia stenta a ridursi anche il mini-idroelettrico può dare un importate contributo e rappresenta una delle vie più importanti della produzione distribuita di energia elettrica da fonti rinnovabili.
Una prima suddivisione sommaria fra le varie tipologie di impianti può essere operata fra gli impianti che utilizzano una caduta d’acqua attraverso un dislivello e quelli che sfruttano la velocità delle correnti. Nel primo caso la potenza del sistema dipende da due termini: il salto (differenza di livello tra la quota dove è disponibile la risorsa idrica svasata e quella in cui, la stessa, è restituita all’ambiente dopo il passaggio in una turbina) e la portata ( massa d’acqua che fluisce attraverso la macchina per unità di tempo).
Nel secondo caso la potenza è determinata in base alla velocità stessa della massa e dalla superficie attiva della turbina.
Un’ulteriore distinzione tra le centraline idroelettriche è stilata in base alla diversa tipologia:
A. ad acqua fluente
B. a bacino (a deflusso regolato)
C. ad accumulo a mezzo pompaggio
D. in condotta idrica
Le centrali del tipo A sono posizionate sui corsi d’acqua. Non possiedono alcuna capacità di regolare gli afflussi, pertanto la produzione di elettricità è totalmente dipendente dalla portata del fiume: ciò normalmente determina una variazione della produzione su base stagionale. Funzionando ininterrottamente sono in grado di coprire il fabbisogno elettrico di base.
Le centrali di tipo B sfruttano l’acqua raccolta nei bacini naturali o artificiali.. Sono in grado di regolare gli afflussi e, data la loro facilità di arresto-avvio nel giro di pochi minuti, possono essere utilizzate come accumulatori di energia per coprire il carico durante il periodo di maggiore richiesta di potenza. Generalmente, gli impianti a bacino possiedono una potenza maggiore rispetto alle altre tipologie, ma di contro un maggior impatto ambientale.
Gli impianti di tipo C possiedono un serbatoio di accumulo superiore, detto bacino di svaso, ed uno inferiore o bacino di invaso. Nelle ore di basso consumo, in cui le tariffe energetiche sono più economiche (ore notturne), l’acqua viene sollevata dal serbatoio inferiore a quello superiore tramite una pompa, per poi essere riutilizzata in una turbina per la produzione d’energia elettrica nelle ore di maggior richiesta. La validità di questo tipo di centrali risiede proprio nella differenza del valore commerciale dell’elettricità adoperata nel pompaggio (basse tariffe notturne) e quella prodotta dall’impianto (alte tariffe diurne) quando aumenta la domanda. In questo modo l’uso dell’energia elettrica per il pompaggio è restituita quasi totalmente con un valore maggiore.
I sistemi di tipo D costituiscono una categoria recente. Consistono nell’inserimento di una turbina all’ingresso di impianti per il trattamento delle acque, per il recupero dell’energia diversamente dissipata.
Ogni centralina presenta:
1. Opere di presa e/o di accumulo
2. Opere di adduzione: canali e condotte forzate
3. Turbina: dispositivo di conversione dell’energia potenziale (di pressione) e cinetica in energia meccanica
4. Generatore: dispositivo di trasformazione dell’energia meccanica in elettrica
5. Trasformatore: innalza la tensione in uscita dal generatore al livello della linea elettrica           
6. Sistemi di controllo
7. Opere di scarico
Le turbine sono costituite da un distributore fisso regolabile e da un girante mobile. L’elemento fisso ha il compito di regolare ed indirizzare la portata verso la girante e trasformare l’energia potenziale in energia cinetica. A seconda che il processo avvenga parzialmente o totalmente le turbine sono distinte in Turbine ad azione e turbine a reazione. L’organo mobile completa la conversione, trasformando l’energia cinetica/potenziale in energia meccanica. La tipologia delle turbine dipende principalmente dalla portata e dal salto della massa d’acqua.