1. E N E R G I A E S O S T E N I B I L I T À
Energia idroelettrica
e mareomotrice
Fedele Alice
Febbo Mary
2.
3. Indice
Introduzione e centrali
idroelettriche
1ENERGIA
IDROELETTRICA
Classificazioni in base al tipo
4ENERGIA
MAREOMOTRICE
Vantaggi e svantaggi
2ENERGIA
IDROELETTRICA
3ENERGIA
IDROELETTRICA
Introduzione, origini e
tecnologia dell'energia
mareomotrice
ENERGIA
MAREOMOTRICE
ENERGIA
MAREOMOTRICE
5 6
Centrali mareomotrici e
idrogeneratori
Energia mareomotrice
nel mondo e in Italia
5. Introduzione
L’energia idroelettrica è una forma di
energia alternativa che si ricava da fiumi e
laghi attraverso condotte forzate che
sfruttano il movimento generato dalle
masse d’acqua in caduta.
Oggi è considerata una forma di energia
pulita e rinnovabile in quanto non è
responsabile di emissioni nocive
nell’atmosfera e non è soggetta ad
esaurimento, per questo è una delle fonti
energetiche più vantaggiose.
ARGOMENTO 1
6. Una centrale idroelettrica è un insieme di opere di ingegneria idraulica posizionate in una
certa successione, accoppiate ad una serie di macchinari elettrici idonei (es. alternatore
e trasformatore) allo scopo di ottenere la produzione di energia elettrica da masse
d'acqua in movimento.
ARGOMENTO 1
CENTRALI IDROELETTRICHE
L'acqua viene prelevata e fatta confluire in un bacino di carico e tramite un sistema di
condotte raggiunge la centrale idroelettrica, dopodiché l'acqua viene scaricata attraverso
un canale di scarico e immessa nuovamente nel corso d'acqua.
Cosa sono?
Come funzionano?
8. ARGOMENTO 1
Le centrali idroelettriche sfruttano la
movimentazione di grandi masse
d’acqua attraverso il salto che si genera
da un dislivello: una certa quantità viene
prelevata ad una determinata quota per
essere restituita, senza alcuna alterazione
chimico fisica, ad una più bassa.
L’energia potenziale dell’acqua viene
così trasformata in energia cinetica che,
nel compiere il suo salto, mette in
movimento rotatorio la turbina
collegata a un generatore di corrente,
detto anche alternatore, che produce a
sua volta energia elettrica.
9. Le centrali si classificano in base a
diverse tipologie di impianto
1- Centrali ad acqua
fluente
Classificazione in base al tipo
ARGOMENTO 2
2- Centrali a bacino
3- Centrali con
impianti ad accumulo
Sfruttano la portata naturale di un corso
d'acqua, posto su due livelli diversi
Si basa sull'utilizzo di un bacino idrico, che
può essere naturale o artificiale.
Prevedono l'utilizzo di due serbatoi
collocati a quote differenti, uno a monte e
uno a valle.
10. 1- Centrali ad acqua
fluente
ARGOMENTO 2
Come funzionano?
L'acqua viene prelevata
e fatta confluire,
tramite un canale che
filtra eventuali rifiuti,
in un bacino di carico.
Percorre poi un dislivello
attraverso una condotta in
pressione e arriva nella sala
macchine della centrale
idroelettrica.
All'interno della sala macchine
troviamo la turbina e il
generatore elettrico rotante; la
turbina ruota grazie alla spinta
dell'acqua
si possono avere
diverse tipologie di
turbine: le Francis e le
Kaplan.
11. 1- Centrali ad acqua
fluente
ARGOMENTO 2
Come funzionano?
Dopodiché, l'acqua
viene direzionata in un
canale di scarico e
immessa nuovamente
nel corso d'acqua.
La potenza sviluppata da questi impianti
dipende dalla portata del corso d'acqua e
dal cosiddetto salto, ovvero il dislivello
tra la quota da cui viene prelevata l'acqua
e quella a cui viene restituita.
12. 1- Centrali ad acqua
fluente
ARGOMENTO 2
Esempi
ad Airole (IM) a Bevera (IM) a Millesimo (SV)
13. 2- Centrali a bacino
ARGOMENTO 2
Come funzionano?
Si basa sull'utilizzo di
un bacino idrico, che
può essere naturale o
artificiale.
L'acqua viene prelevata dal bacino
e fatta confluire in un sistema di
condotte, fino a raggiungere la
sala macchine, dove la turbina
comincia a ruotare.
In seguito, l'acqua viene fatta
defluire in un canale di scarico e
immessa nuovamente nel corso
d'acqua.
14. 2- Centrali a bacino
ARGOMENTO 2
Riassumendo...
Gli impianti idroelettrici a bacino permettono di avere
un controllo sui flussi d'acqua, riuscendo cosi a
regolarne il deflusso in base alle esigenze in
determinate ore della giornata, o in determinati periodo
dell'anno.
Per questo motivo sono conosciuti anche come impianti
idroelettrici a deflusso regolato.
15. 3- Centrali di pompaggio,
o ad accumulo
ARGOMENTO 2
Come funzionano?
Attraverso un sistema di
pompaggio, durante le ore in
cui la richiesta è minore,
l'acqua viene trasferita dal
bacino a valle a quello a monte.
Dal bacino a monte l'acqua viene
prelevata e fatta confluire nella condotta
forzata e raggiunge la sala macchine della
centrale idroelettrica, dove la turbina
ruota grazie alla spinta dell'acqua.
In seguito, l'acqua
viene fatta defluire
nel bacino a valle
16. 3- Centrali di pompaggio,
o ad accumulo
ARGOMENTO 2
Come funzionano?
Durante il periodo in cui la richiesta è molto
bassa, la centrale riporterà l'acqua nel bacino
di monte, mediante una turbina che
funzionerà da pompa, assorbendo cosi
energia dalla rete elettrica.
In questo modo si puo far fronte, in
sicurezza. alla maggiore richiesta di
energia, ad esempio nelle ore diurne,
potendo riutilizzare la stessa acqua
pompata nelle ore a basso consumo per
ovviare ai cosiddetti picchi di domanda.
Si contribuisce, in questo modo, alla
sicurezza del sistema elettrico.
17. ENERGIA IDROELETTRICA
E CENTRALI
Vantaggi
L’energia idroelettrica è una forma di energia
che l'umanita utilizza e sfrutta da sempre.
L’idroelettrico è rinnovabile, cioè inesauribile
fino a quando continuerà a funzionare il ciclo
dell’acqua.
Fornisce un contributo importante nella lotta
al cambiamento climatico, perché
evita l’uso di combustibili fossili e riduce
le emissioni di anidride carbonica, gas
climalteranti e polveri sottili, contrastando
l’inquinamento e l'effetto serra.
ARGOMENTO 3
18. La fonte piu economica
nel complesso, l'energia
dell'acqua è quella che costa
di meno in assoluto.
01
Basse emissioni indirette
Le emissioni sono quasi del
tutto irrisorie negli impianti
più moderni.
03
Enorme energia
Le grandi masse d'acqua che si
trovano ad alta quota sono
dotate di una notevole
quantita di energia potenziale.
02
Adatta al fabbisogno
Il flusso dell'acqua puo
essere facilmente
controllato in base al
fabbisogno di energia
04
Da una mano all'ambiente
Puo offrire vantaggi
all'ambiente stesso, in
quanto avere piu acqua
disponibile nei bacini
arricchisce la vegetazione.
05
Sempre più per i privati
Il mini-idroelettrico, con
impianti di piccole
dimensioni a uso domestico,
si sta diffondendo sempre di
più.
06
ARGOMENTO 3
19. ENERGIA IDROELETTRICA
E CENTRALI
Svantaggi
Tra gli svantaggi ci sono gli elevati costi di
investimento e, soprattutto il possibile
impatto ambientale anche grave. I danni
ambientali, anche se controllati, non possono
mai essere del tutto eliminati: creare un
bacino lì dove non ce n’era uno porta come
prima cosa una modifica degli ecosistemi
locali.
Secondariamente, deviano i corsi d’acqua da
zone molto ampie a canali e invasi
circoscritti, sottraendo in alcuni casi l’acqua
a intere popolazioni, piante e animali degli
ambienti circostanti.
ARGOMENTO 3
20. L’infrastruttura si trova nella provincia di Hubei, in Cina, è stata costruita sul fiume
Azzurro e ha un’altezza di 185 metri per una lunghezza complessiva che supera i 2,3
chilometri.
In seguito al riempimento del bacino, negli ultimi anni si sono verificate diverse frane di
fango nei pressi del grande lago artificiale, che hanno messo in pericolo le popolazioni
della zona.
ARGOMENTO 3
IL CASO DELLA DIGA DELLE TRE
GOLE
Per la creazione del bacino sono stati sommersi più di 1300 siti archeologici (tra i quali
Baiheliang), 13 città, 140 paesi e 1352 villaggi che hanno comportato il trasferimento di
circa 1,4 milioni di abitanti (sono 116 le località finite direttamente sott'acqua).
23. Introduzione
L’energia mareomotrice è una forma di
energia ricavata dai naturali movimenti
dell’acqua derivanti dalle
Essa rappresenta una fonte di energia
rinnovabile e alternativa alle fonti fossili.
maree.
ARGOMENTO 4
24. Origini dell'energia mareomotrice
L’intuizione di generare energia dal mare risale alla fine del XVIII secolo con il
rilascio dei primi brevetti. Il primo, depositato per ricavare energia dal movimento
delle onde del mare, risale al 1799.
Ma solo recentemente, a causa del riscaldamento globale e dell’esaurimento delle
riserve fossili, l’interesse per l’energia che proviene dal mare ha ripreso quota.
ARGOMENTO 4
25. Diverse sono le tecnologie che utilizzano l'acqua del mare come forza motrice
o che sfruttano il suo potenziale chimico o termico. Queste le fonti:
ONDE MAREE
CORRENTI
MARINE
GRADIENTI DI
TEMPERATURA
GRADIENTE DI
SALINITA'
Il meccanismo che alimenta una centrale che produce energia mareomotrice,
prevede che il flusso dell’acqua la conduca verso un bacino, in cui viene raccolta
per poi passare attraverso dei tunnel, naturali o artificiali.
Mano a mano che l’acqua scorre acquista velocità, muovendo delle turbine
collegate ai generatori elettrici. Il passaggio dell’acqua provoca la trasformazione
dell’energia mareomotrice in energia meccanica, mentre un generatore provvede
alla trasformazione in energia elettrica.
TECNOLOGIA DELL'ENERGIA
MAREOMOTRICE
ARGOMENTO 4
26. Come ricavare energia dalle maree
Ecco le principali modalità per ricavare energia dalle maree:
CENTRALI MAREOMOTRICI - Si tratta di sistemi a
barriera, con un rilevante impatto ambientale, che si
basano sullo spostamento orizzontale di grandi masse
d’acqua.
IDROGENERATORI- Si tratta di turbine marine
galleggianti, a basso impatto ambientale, che sfruttano
l’energia cinetica contenuta nella corrente di acqua, per
produrre energia elettrica.
ARGOMENTO 4
27. Le centrali mareomotrici funzionano grazie ai cosiddetti "sistemi a barriera", cioè delle
strutture piuttosto simili alle dighe.
CENTRALI MAREOMOTRICI
Durante l'alta marea si riempie un bacino (naturale o artificiale); durante la bassa marea,
invece, l'acqua in uscita viene convogliata verso delle turbine, il cui movimento genera
elettricità. Alcuni sistemi a barriera in realtà presentano turbine in entrambe le direzioni,
capaci quindi di produrre elettricità sia durante l'alta che la bassa marea.
Cosa sono?
Come funzionano?
ARGOMENTO 5
29. In Francia, dal 1966, è attiva la prima centrale mareomotrice
al mondo che sfrutta proprio il dislivello dell’acqua che si
forma tra l’alta e bassa marea.
E’ la Rance Tidal Power Station, che si trova tra Saint Malò e
Dinard, sulla Manica, alla foce del fiume Rance ed ha una
potenza di 240 MW.
Nella centrale, una lunga diga a gravità sbarra il deflusso delle
acque chiudendo l’estuario del fiume, per cui si forma un
bacino che viene riempito durante l’alta marea. Quando
arriva la bassa marea il dislivello tra i due lati della diga
raggiunge i 13 metri. Si fanno allora defluire le acque della
Rance nell’Oceano, attraverso 24 giganteschi collettori dove
sono alloggiate altrettante turbine Kaplan a bulbo, con una
potenza complessiva di 500 MW.
La prima centrale mareomotrice
ARGOMENTO 5
30. Questa tecnologia è molto costosa e comporta un rilevante impatto
ambientale, specialmente per quanto riguarda la flora e la fauna
presenti nel bacino. Strutture di questo tipo contribuiscono anche
ad alterare il corso delle correnti marine e ad aumentare la
torbidità del bacino, cioè la quantità di particelle sospese all'interno
dell'acqua.
Per ridurre l'impatto ambientale è anche possibile costruire delle
lagune, cioè delle aree in prossimità della costa che vengono
recintate a questo scopo. In questi casi l'impatto è ridotto perché il
bacino ha una grandezza minore, ma allo stesso tempo anche
l'output energetico ne risentirà negativamente.
Impatto ambientale
ARGOMENTO 5
31. Gli idrogeneratori si presentano nella maggior parte dei casi come turbine, simili a
quelle eoliche. Queste strutture vengono solitamente installate sui fondali marini, in
aree dove è presente una forte escursione mareale. Bisogna però considerare che:
l'acqua delle correnti di marea può tranquillamente raggiungere i 3 m/s e l'acqua è
molto più densa dell'aria.
Per questi motivi le turbine mareomotrici sono costruite per essere molto più
resistenti rispetto a quelle eoliche e, di conseguenza, sono più costose. D'altra parte
però, a parità di grandezza, permettono di generare più energia rispetto ad una pala
eolica. Rispetto alle centrali mareomotrici, gli idrogeneratori hanno un costo e un
impatto ambientale minore e non richiedono escursioni mareali così grandi,
rendendole più versatili.
IDROGENERATORI
Cosa sono?
ARGOMENTO 5
33. L'energia mareomotrice nel mondo
Al momento il Paese leader nell'industria
mareomotrice è il Regno Unito: qui
vengono condotte la maggior parte delle
ricerche in questo campo e, attualmente,
è il Paese con il maggior numero di
progetti attivi – circa la metà di tutta
l'energia mareomotrice prodotta in
Europa è inglese. Al momento il MeyGen,
in Scozia, è l'impianto maremotrice più
grande del mondo. Ha una potenza di
252 MW che però, al termine della sua
costruzione, potrà raggiungere i 398 MW.
ARGOMENTO 6
34. Gli impianti mareomotrici in Italia
Anche in Italia, abbiamo qualche esempio
di impianto mareomotrice: uno di questi
è la turbina Kobold a Messina. Ancorata
sul fondale dello Stretto, è costituita da
tre pale per un diametro complessivo di 6
metri. La turbina è in grado di generare
annualmente 21 mila kWh di energia
elettrica. Un secondo esempio è quello
del Porto di Civitavecchia che ha
predisposto due dispositivi chiamati
rispettivamente REWEC3 e WAVESAX,
capaci di produrre energia a partire dal
moto ondoso.
ARGOMENTO 6
