L'energia idroelettrica è una tecnologia energetica rinnovabile che utilizza l'energia cinetica dell'acqua per generare elettricità. È una fonte di energia pulita ampiamente utilizzata con numerosi vantaggi, come la rinnovabilità, le basse emissioni, la stabilità e la controllabilità. Il principio di funzionamento dell'energia idroelettrica si basa su un concetto semplice: utilizzare l'energia cinetica del flusso d'acqua per azionare la turbina, che a sua volta aziona il generatore per generare elettricità. Le fasi della produzione di energia idroelettrica sono: la deviazione dell'acqua da un bacino o da un fiume, che richiede una fonte d'acqua, solitamente un bacino artificiale o un fiume naturale, che fornisce energia; la deviazione del flusso d'acqua, in cui il flusso d'acqua viene indirizzato alle pale della turbina attraverso un canale di deviazione. Il canale di deviazione può controllare il flusso d'acqua per regolare la capacità di generazione di energia; la turbina è in funzione e il flusso d'acqua colpisce le pale della turbina, facendola ruotare. La turbina è simile alla ruota eolica nella generazione di energia eolica; il generatore genera elettricità e il funzionamento della turbina fa ruotare il generatore, che genera elettricità attraverso il principio dell'induzione elettromagnetica; La trasmissione di energia: l'energia generata viene immessa nella rete elettrica e fornita a città, industrie e abitazioni. Esistono molti tipi di energia idroelettrica. A seconda dei diversi principi di funzionamento e degli scenari applicativi, può essere suddivisa in generazione di energia fluviale, generazione di energia da bacino idrico, generazione di energia mareomotrice e oceanica e piccola energia idroelettrica. L'energia idroelettrica presenta molteplici vantaggi, ma anche alcuni svantaggi. I vantaggi sono principalmente: l'energia idroelettrica è una fonte di energia rinnovabile. L'energia idroelettrica si basa sulla circolazione dell'acqua, quindi è rinnovabile e non si esaurisce; è una fonte di energia pulita. L'energia idroelettrica non produce gas serra e inquinanti atmosferici e ha un impatto minimo sull'ambiente; è controllabile. Le centrali idroelettriche possono essere adattate in base alla domanda per fornire energia di base affidabile. I principali svantaggi sono: i progetti idroelettrici su larga scala possono causare danni all'ecosistema, nonché problemi sociali come la migrazione dei residenti e l'espropriazione dei terreni; l'energia idroelettrica è limitata dalla disponibilità di risorse idriche e la siccità o la diminuzione del flusso d'acqua possono influire sulla capacità di generazione di energia.
L'energia idroelettrica, come forma di energia rinnovabile, ha una lunga storia. Le prime turbine idrauliche e ruote idrauliche: già nel II secolo a.C., si iniziarono a utilizzare turbine idrauliche e ruote idrauliche per azionare macchinari come mulini e segherie. Queste macchine sfruttano l'energia cinetica del flusso d'acqua per funzionare. L'avvento della produzione di energia: alla fine del XIX secolo, si iniziarono a utilizzare centrali idroelettriche per convertire l'energia idrica in elettricità. La prima centrale idroelettrica commerciale al mondo fu costruita nel Wisconsin, negli Stati Uniti, nel 1882. Costruzione di dighe e bacini artificiali: all'inizio del XX secolo, la portata dell'energia idroelettrica si espanse notevolmente con la costruzione di dighe e bacini artificiali. Tra i famosi progetti di dighe figurano la diga di Hoover negli Stati Uniti e la diga delle Tre Gole in Cina. Progressi tecnologici: nel corso del tempo, la tecnologia idroelettrica è stata costantemente migliorata, con l'introduzione di turbine, idrogeneratori e sistemi di controllo intelligenti, che hanno migliorato l'efficienza e l'affidabilità dell'energia idroelettrica.
L'energia idroelettrica è una fonte di energia pulita e rinnovabile e la sua filiera industriale comprende diversi anelli chiave, dalla gestione delle risorse idriche alla trasmissione di energia. Il primo anello della filiera idroelettrica è la gestione delle risorse idriche. Questa include la programmazione, l'immagazzinamento e la distribuzione dei flussi d'acqua per garantire che l'acqua possa essere fornita stabilmente alle turbine per la produzione di energia. La gestione delle risorse idriche richiede solitamente il monitoraggio di parametri come le precipitazioni, la velocità del flusso d'acqua e il livello dell'acqua per prendere decisioni appropriate. La moderna gestione delle risorse idriche si concentra anche sulla sostenibilità per garantire che la capacità di produzione di energia possa essere mantenuta anche in condizioni estreme come la siccità. Dighe e bacini artificiali sono strutture chiave nella filiera idroelettrica. Le dighe vengono solitamente utilizzate per innalzare il livello dell'acqua e generare una pressione idrica, aumentando così l'energia cinetica del flusso d'acqua. I bacini artificiali vengono utilizzati per immagazzinare l'acqua e garantire un flusso d'acqua sufficiente durante i picchi di domanda. La progettazione e la costruzione delle dighe devono tenere conto delle condizioni geologiche, delle caratteristiche del flusso d'acqua e dell'impatto ecologico per garantire sicurezza e sostenibilità. Le turbine sono i componenti principali della filiera idroelettrica. Quando l'acqua scorre attraverso le pale della turbina, la sua energia cinetica viene convertita in energia meccanica, che fa ruotare la turbina. Il design e il tipo di turbina possono essere selezionati in base alla velocità del flusso d'acqua, alla portata e all'altezza per ottenere la massima efficienza energetica. Quando la turbina ruota, aziona il generatore collegato per generare elettricità. Il generatore è un dispositivo chiave che converte l'energia meccanica in energia elettrica. Generalmente, il principio di funzionamento del generatore è quello di indurre corrente attraverso un campo magnetico rotante per generare corrente alternata. Il design e la capacità del generatore devono essere determinati in base alla richiesta di potenza e alle caratteristiche del flusso d'acqua. L'energia generata dal generatore è corrente alternata, che solitamente deve essere elaborata tramite una sottostazione. Le funzioni principali di una sottostazione includono l'elevazione della tensione (aumentare la tensione per ridurre le perdite di energia durante la trasmissione) e la conversione del tipo di corrente (convertire la corrente alternata in continua o viceversa) per soddisfare i requisiti del sistema di trasmissione di energia. L'ultimo anello della catena è la trasmissione di energia. L'energia generata dalla centrale elettrica viene trasmessa agli utenti in aree urbane, industriali o rurali tramite linee di trasmissione. Le linee di trasmissione devono essere pianificate, progettate e mantenute per garantire che l'energia venga trasmessa in modo sicuro ed efficiente a destinazione. In alcune aree, potrebbe anche essere necessario riprocessare l'energia attraverso una sottostazione per soddisfare i requisiti di tensioni e frequenze diverse.
Data di pubblicazione: 12-11-2024
