Come riconoscere la qualità e la durata
Come abbiamo dimostrato, un sistema idroelettrico è al tempo stesso semplice e complesso. I concetti alla base dell'energia idrica sono semplici: tutto si riduce a dislivello e portata. Ma una buona progettazione richiede competenze ingegneristiche avanzate e un funzionamento affidabile richiede una costruzione accurata con componenti di qualità.
Cosa rende un sistema a turbina di qualità?
Pensiamo a un sistema a turbina in termini di efficienza e affidabilità. In un mondo ideale, l'efficienza sarebbe del 100%. Tutta l'energia presente nell'acqua verrebbe trasformata in energia per l'albero rotante. Non ci sarebbero turbolenze dell'aria o dell'acqua, né resistenza da parte dei cuscinetti. La girante sarebbe perfettamente bilanciata. I segni di perdita di energia – calore, vibrazioni e rumore – sarebbero assenti. Naturalmente, la turbina perfetta non si guasterebbe mai e non richiederebbe manutenzione.
Ruota Pelton finemente lavorata
Componenti di qualità e lavorazioni accurate fanno una grande differenza in termini di efficienza e affidabilità delle turbine.
Ovviamente nessun sistema a turbina raggiungerà mai questo grado di perfezione. Ma è bene tenere a mente questi obiettivi, perché una maggiore efficienza e affidabilità si traducono in più potenza e un costo per watt inferiore. Ecco solo alcuni degli aspetti da considerare quando si sceglie un sistema a turbina:
Girante della turbina
La girante è il cuore della turbina. È qui che l'energia idrica viene trasformata nella forza rotazionale che aziona il generatore. Indipendentemente dal tipo di girante, le sue pale o pale hanno il compito di catturare la massima energia possibile dall'acqua. La curvatura di ciascuna superficie, anteriore e posteriore, determina il modo in cui l'acqua si farà strada fino a cadere. È importante inoltre tenere presente che una determinata girante offre prestazioni ottimali a specifici valori di prevalenza e portata. La girante deve essere scelta con la massima cura in base alle caratteristiche del sito.
Cercate giranti interamente in metallo con superfici lisce e lucidate per eliminare le turbolenze dell'acqua e dell'aria. Le giranti monoblocco, lavorate con precisione, in genere funzionano in modo più efficiente e affidabile rispetto a quelle imbullonate. Le giranti in bronzo al manganese sono adatte per piccoli impianti con acqua pulita e prevalenze fino a circa 150 metri. Le giranti in acciaio inossidabile ad alta resistenza sono eccellenti per impianti più grandi o in presenza di acqua abrasiva. Tutte le giranti devono essere bilanciate con cura per ridurre al minimo le vibrazioni, un problema che non solo influisce sull'efficienza ma può anche causare danni nel tempo.
Alloggiamento della turbina
L'involucro della turbina deve essere ben costruito e robusto, poiché deve gestire sia le forze dell'acqua in ingresso sia la potenza dell'albero in uscita. Inoltre, la sua forma e le sue dimensioni influiscono significativamente sull'efficienza. Ad esempio, si consideri una turbina di tipo Pelton. Essendo una turbina a impulso, è azionata da uno o più getti d'acqua, ma ruota nell'aria. Ciò significa che sia le forze idrodinamiche che quelle aerodinamiche devono essere considerate nella progettazione dell'involucro. Deve ridurre al minimo la resistenza dovuta agli spruzzi e agli spruzzi e consentire lo scarico regolare dell'acqua di scarico, ma anche essere dimensionato e sagomato correttamente per minimizzare le perdite dovute alla turbolenza dell'aria. Analogamente, gli involucri per le turbine ad alta portata, come le turbine Crossflow e Francis, devono essere progettati con precisione per convogliare in modo fluido grandi volumi d'acqua attraverso la turbina senza creare zone di turbolenza.
Cercate un alloggiamento saldato in modo uniforme e accuratamente abbinato alla girante più adatta al vostro sito. Tenete presente che sia la forza dell'acqua che la girante genereranno una coppia considerevole, quindi il materiale dell'alloggiamento e tutti i raccordi devono essere resistenti. Le superfici di accoppiamento, come le flange dei tubi e i coperchi di accesso, devono essere lavorate in modo da essere piane e a tenuta stagna. Poiché l'acqua favorisce la ruggine e la corrosione, assicuratevi che tutte le superfici vulnerabili siano protette con una verniciatura a polvere o una vernice epossidica di alta qualità. Tutti i bulloni devono essere in acciaio inossidabile.
Altre considerazioni sulle turbine
Tutte le superfici che trasportano acqua possono influire sull'efficienza, dalla presa d'acqua alla condotta fino al canale di scarico che convoglia le acque reflue lontano dalla centrale elettrica. Cercate superfici lisce, prive di curve strette. Gli ugelli e le palette di controllo del flusso devono essere lavorati con precisione, senza ondulazioni o avvallamenti visibili.
L'efficienza è importante, ma lo sono altrettanto la durata e l'affidabilità. Il vostro progetto idroelettrico dovrebbe fornire energia pulita senza interruzioni. La qualità dei componenti – e la loro installazione – possono fare una grande differenza sulla qualità della vostra vita negli anni a venire.
Prestate attenzione alla cura meticolosa nella progettazione e costruzione dei sistemi di tenuta, al materiale e alla lavorazione degli alberi e a tutti i componenti correlati. Scegliete e montate i cuscinetti con particolare attenzione: devono ruotare senza intoppi, senza attriti o blocchi.
Fornitore di turbine
Quando si tratta di fornitori, l'esperienza è fondamentale. Sebbene i principi dell'energia idroelettrica possano essere appresi in laboratorio, è l'esperienza sul campo che insegna sia i vantaggi che le insidie della deviazione dell'acqua da un corso d'acqua, della sua pressurizzazione e del suo convogliamento attraverso una turbina. Un fornitore di turbine con molti anni di esperienza sul campo sarà di inestimabile valore per la progettazione e la realizzazione del vostro impianto idroelettrico.
Cercate un fornitore esperto specializzato nelle dimensioni e nella tipologia di impianto idroelettrico che intendete realizzare. Un buon fornitore collaborerà con voi, partendo dalle vostre misurazioni di prevalenza e portata, per aiutarvi a determinare la dimensione corretta della condotta, la prevalenza netta, la portata di progetto, le specifiche della turbina, il sistema di azionamento, il generatore e il sistema di gestione del carico. Dovreste poter contare sul vostro fornitore per ottenere suggerimenti su come ottimizzare l'efficienza e l'affidabilità, inclusi i relativi effetti sul rapporto costi/prestazioni.
Un buon fornitore di turbine è un partner e dovrebbe interessarsi personalmente al vostro successo. Dopotutto, un cliente soddisfatto è un'ottima cosa per gli affari.
Data di pubblicazione: 24 maggio 2021
