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Nelle centrali idroelettriche la produzione di energia elettrica avviene utilizzando l’energia potenziale che possiede una massa d’acqua che si trovi ad una certa quota rispetto ad un piano di riferimento, sul quale può cadere. La potenza ottenibile è proporzionale al prodotto della portata per il salto; dunque, per produrre elevate potenze occorre disporre o di salti elevati, come accade in montagna, o di portate elevate, come accade sui grandi fiumi. Tipi di centrali idroelettriche Le centrali idroelettriche possono assumere differenti tipologie. Una prima fondamentale distinzione divide le centrali idroelettriche in: centrali ad acqua fluente e a serbatoio. Centrali ad acqua fluente — Nelle centrali ad acqua fluente non esistono opere per l’accumulo dell’acqua; ne consegue che la portata dell’acqua da utilizzarsi per la produzione di energia elettrica è quella naturalmente disponibile nei vari periodi dell’anno. Centrali a serbatoio — Negli impianti a serbatoio è possibile accumulare l’acqua che defluisce nel corso d’acqua in un certo periodo per poi utilizzarla in un altro periodo di tempo. In questo modo si può raggiungere il duplice obiettivo di svincolare il periodo di produzione dell’energia elettrica dal naturale andamento delle portate e di concentrare il prelievo di acqua ottenendo potenze più elevate rispetto a quelle concesse dalle portate naturali. Tra gli impianti a serbatoio particolare importanza ricoprono gli impianti detti di pompaggio. Occorre distinguere due servizi: Servizio di base — Avviene facendo funzionare in modo continuativo le centrali di produzione. Servizio di punta — Serve per avere ulteriore potenza durante le ore di maggior richiesta di energia. Avviene facendo funzionare alcune centrali per un periodo di tempo limitato. Da tutto ciò consegue che, nei periodi di punta dell’assorbimento dell’energia, occorre disporre di potenze molto elevate: per tale motivo si utilizzano centrali di pompaggio nelle quali si pompa, in orario notturno acqua da valle nei serbatoi posti a monte, accumulando energia sotto forma di energia potenziale. Negli orari di punta si procede al prelievo dell’acqua a monte che cede la sua energia consentendo la generazione di potenza elettrica nei momenti di maggior richiesta. Un’altra classificazione delle centrali elettriche può essere fatta in base alla potenza elettrica prodotta. Microcentrali — per potenze inferiori a 100 kW. Minicentrali — per potenze compre tra i 100 e i 1000 kW. Piccole centrali — per potenze comprese tra i 1000 e i 12000 kW. Centrali — per potenze oltre i 12000 kW. Parti costitutive di un impianto idroelettrico Le parti principali che costituiscono un impianto idroelettrico sono le seguenti: Opere di raccolta — hanno lo scopo di prelevare una portata di acqua per portarla verso le opere di derivazione. Opere di derivazione — hanno lo scopo di modificare localmente i livelli e le portate e comprendono le traverse di derivazione e le dighe vere e proprie che negli impianti a serbatoio possono raggiungere dimensioni imponenti. Opere di presa — hanno lo scopo di prelevare dalle opere di derivazione, la portata effettiva di acqua e sono costituite negli impianti ad acqua fluente da opere a pelo libero. Opere di adduzione — hanno lo scopo di convogliare le acque prelevate dalle opere di presa alle macchine idrauliche. Macchine elettrogeneratrici — hanno lo scopo di trasformare l’energia meccanica in energia elettrica; sono costituite dall’accoppiamento di una macchina idraulica detta turbina, di caratteristiche differenti a seconda del salto e della portata d’acqua e di un generatore elettrico. Le turbine vengono classificate in: Turbine ad azione— in cui la trasformazione da energia di pressione in cinetica avviene interamente nel distributore. Turbine a reazione— in cui la trasformazione da energia di pressione in cinetica avviene in parte nel distributore e in parte nella girante.