L'energia idroelettrica rimane una delle fonti di energia rinnovabile più sostenibili e ampiamente utilizzate al mondo. Tra le varie tecnologie di turbina, la turbina Kaplan è particolarmente adatta per applicazioni a basso salto e alta portata. Una variante specializzata di questo tipo di turbina, la turbina Kaplan di tipo S, ha attirato l'attenzione per la sua struttura compatta e l'elevata efficienza nelle centrali idroelettriche di piccola e media taglia.
Cos'è una turbina Kaplan di tipo S?
La turbina Kaplan di tipo S è una variante ad asse orizzontale della tradizionale turbina Kaplan. Prende il nome dal suo condotto di passaggio dell'acqua a forma di S, che reindirizza il flusso dalla direzione orizzontale attraverso una coclea alla girante della turbina e infine fuori attraverso il tubo di aspirazione. Questa forma a S consente un design compatto che richiede meno lavori di ingegneria civile rispetto alle installazioni ad asse verticale.
La turbina Kaplan è una turbina a elica con pale regolabili e paratoie a saracinesca. Questa caratteristica le consente di mantenere un'elevata efficienza in un'ampia gamma di condizioni di flusso e livelli dell'acqua, rendendola ideale per fiumi e canali con portate variabili.
Progettazione e funzionamento
In una centrale elettrica con turbina Kaplan di tipo S, l'acqua entra orizzontalmente nella turbina e passa attraverso pale direzionali regolabili (paratoie a wicket) che indirizzano il flusso verso la girante. Le pale della girante, anch'esse regolabili, sono ottimizzate in tempo reale per rispondere alle mutevoli condizioni dell'acqua. Questa doppia regolazione è nota come sistema di "doppia regolazione", che massimizza l'efficienza.
Il generatore è tipicamente alloggiato in un involucro a bulbo o a pozzo, posizionato lungo lo stesso asse orizzontale della turbina. Questo design integrato rende l'intera unità compatta, facile da manutenere e adatta a installazioni poco profonde.
Vantaggi delle turbine Kaplan di tipo S
Elevata efficienza in siti a bassa prevalenza: ideale per prevalenze comprese tra 2 e 20 metri e portate elevate, il che lo rende adatto per fiumi, canali di irrigazione e applicazioni ad acqua fluente.
Design compatto: l'orientamento orizzontale e le opere civili minime riducono i costi di installazione e l'impatto ambientale.
Funzionamento flessibile: in grado di funzionare in modo efficiente in diverse condizioni di flusso grazie alle pale di guida e alle palette di rotazione regolabili.
Bassa manutenzione: la disposizione orizzontale consente un accesso più facile alle parti meccaniche, riducendo i tempi e i costi di manutenzione.
Ecologico: spesso utilizzato in modelli rispettosi dell'ambiente e dotato di caratteristiche che riducono al minimo l'impatto ecologico.
Applicazioni ed esempi
Le turbine Kaplan di tipo S sono ampiamente utilizzate in progetti idroelettrici di piccola e media portata, in particolare in Europa e Asia. Sono molto diffuse per l'ammodernamento di vecchi mulini e dighe o per la costruzione di nuovi impianti ad acqua fluente. Molti produttori, tra cui Voith, Andritz e GE Renewable Energy, realizzano turbine Kaplan modulari di tipo S, progettate su misura per diverse condizioni ambientali.
Conclusione
La centrale idroelettrica con turbina Kaplan di tipo S rappresenta una soluzione innovativa ed efficiente per la produzione di energia a basso salto. Grazie al suo design adattabile, alla compatibilità ambientale e all'installazione economica, svolge un ruolo cruciale nella transizione globale verso fonti energetiche pulite e rinnovabili.
Data di pubblicazione: 29 aprile 2025
