Energia Idroelettrica e Ciclo dell'Acqua
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Questions and Answers

Qual è la percentuale dell'energia solare che si traduce in precipitazioni atmosferiche?

  • 5%
  • 1,5%
  • 0,33% (correct)
  • 10%

Quale fattore determina l'energia potenziale dell'acqua in un impianto idroelettrico?

  • La velocità dell'acqua
  • L'altezza del salto (correct)
  • La temperatura dell'acqua
  • La densità dell'acqua

In quale secolo si diffuse massicciamente lo sfruttamento dell'energia idraulica in Europa?

  • Ottocento
  • Quattrocento
  • Seicento
  • Dodicesimo e Tredicesimo (correct)

Quali attività venivano realizzate utilizzando i mulini ad acqua nell'antichità?

<p>Macinazione di grano e minerali (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è la differenza principale tra energia potenziale e cinetica dell'acqua?

<p>La prima è legata all'altezza, la seconda al movimento (C)</p> Signup and view all the answers

Cosa dimostrano i mulini idraulici a otto ruote trovati a Barbegal?

<p>L'uso simultaneo di più ruote per sfruttare lo stesso corso d'acqua (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è l'origine del ciclo dell'acqua che permette l'uso dell'energia idroelettrica?

<p>Il Sole (A)</p> Signup and view all the answers

Quale caratteristica fondamentale della turbina Pelton contribuisce al suo elevato rendimento globale?

<p>La forma delle pale a doppio cucchiaio (D)</p> Signup and view all the answers

Qual è l'effetto dell'avvicinamento della spina al bocchello nella turbina Pelton?

<p>Riduce la sezione di uscita mantenendo costante la velocità (D)</p> Signup and view all the answers

Quale affermazione sulle turbine Turgo rispetto alle turbine Pelton è corretta?

<p>Le Turgo possono elaborare volumi maggiori d'acqua senza interferenze (C)</p> Signup and view all the answers

In un impianto con turbine Pelton, quale parametro influisce linearmente sulla potenza idraulica assorbita?

<p>La portata mantenendo costante H (B)</p> Signup and view all the answers

Quale connotazione caratterizza la turbina Crossflow rispetto alla turbina Pelton?

<p>E' adatta per piccole potenze e ha una costruzione semplice (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è la funzione principale dello sbarramento nei tronchi fluviali?

<p>Controllare il flusso idrico (B)</p> Signup and view all the answers

Cosa permette la conca di navigazione situata dalla parte opposta della centrale?

<p>A facilitare il passaggio dei natanti (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è il ruolo dell'organo fisso, il distributore, in una turbina idraulica?

<p>Indirizzare il fluido sulla girante (A)</p> Signup and view all the answers

Che tipo di turbina si dice ad azione?

<p>Quando la trasformazione dell'energia di pressione in energia cinetica è completa (D)</p> Signup and view all the answers

Quale compito NON è svolto dal distributore di una turbina idraulica?

<p>Controllare il livello di acqua nel bacino (A)</p> Signup and view all the answers

Come agisce il distributore sulla portata utilizzata nelle turbine a reazione?

<p>Variando la velocità di uscita dell'acqua (D)</p> Signup and view all the answers

Cosa si intende per 'energia cinetica' in relazione al funzionamento delle turbine idrauliche?

<p>Energia generata dalla pressione della corrente liquida (D)</p> Signup and view all the answers

Qual è la principale differenza tra una turbina ad azione e una turbina a reazione?

<p>Il modo in cui viene trasformata l'energia di pressione (D)</p> Signup and view all the answers

Qual è una funzione delle scale dei pesci in un impianto fluviale?

<p>Consentire la risalita della fauna ittica (A)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio un impianto a regolazione totale?

<p>Dispongono di un serbatoio di grandi dimensioni per gestire la disponibilità d'acqua durante tutto l'anno. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual è la funzione primaria degli impianti ad acqua fluente?

<p>Produrre energia basandosi sulla portata disponibile nel corso d'acqua. (A)</p> Signup and view all the answers

Che cosa genera la fase di ricarica in un impianto a deflusso regolato?

<p>Un aumento della portata d'acqua in arrivo al lago artificiale. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual è un impatto ambientale comune associato agli impianti idroelettrici?

<p>Scomparsa di habitat naturali durante la costruzione. (D)</p> Signup and view all the answers

Cosa definisce la capacità utile di un serbatoio?

<p>Il volume fra la minima e la massima quota di ritenuta (A)</p> Signup and view all the answers

Quale caratteristica degli impianti a deflusso regolato consente di gestire la produzione di energia?

<p>La dimensione del serbatoio di accumulo. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual è la formula per calcolare la potenza effettiva corrispondente a una portata Q e a un salto H?

<p>Pe = ηc ηt ηg ⋅ g ⋅ Q $ imes $ H (D)</p> Signup and view all the answers

Come può un impianto idroelettrico servire come 'accumulatore' di energia?

<p>Pompando acqua da valle a monte durante le ore di punta. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale valore rappresenta un rendimento medio complessivo comunemente usato per calcoli di massima?

<p>80% (A)</p> Signup and view all the answers

Che cosa rappresenta la producilità di un impianto in un intervallo di tempo T?

<p>L'energia teorica moltiplicata per il rendimento dell'impianto (A)</p> Signup and view all the answers

Cosa determina principalmente la potenza di un impianto ad acqua fluente?

<p>Il salto idraulico e la portata d'acqua disponibile. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni riguarda il deflusso minimo vitale?

<p>Serve a garantire la salute dell'ecosistema fluviale. (B)</p> Signup and view all the answers

Cosa determina la producibilità media annua di un impianto?

<p>I deflussi medi di un lungo periodo di anni (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è l'unità di misura per l'energia accumulata in un serbatoio?

<p>kWh (B)</p> Signup and view all the answers

Quali fattori influenzano la potenza effettiva sviluppata dai generatori?

<p>La combinazione di Q, H e i rendimenti degli elementi dell'impianto (D)</p> Signup and view all the answers

Quale affermazione è vera riguardo all'energia teorica di un impianto?

<p>È calcolata sulla base della capacità utile e del salto utile (B)</p> Signup and view all the answers

Cosa esclude la definizione di capacità utile di un serbatoio?

<p>I sopraelevamenti per lo scarico superficiale delle piene (A)</p> Signup and view all the answers

Quale elemento NON è parte della formula per la potenza effettiva?

<p>T (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Energia cinetica dell'acqua

L'energia posseduta da una massa di acqua in movimento.

Energia potenziale dell'acqua

L'energia che l'acqua può sviluppare in base alla sua altezza rispetto al punto di arrivo.

Salto idraulico

È la differenza di altezza tra il punto di inizio della caduta dell'acqua e il punto di arrivo.

Centrale idroelettrica

Un impianto che sfrutta l'energia potenziale e cinetica dell'acqua per generare elettricità.

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Ciclo dell'acqua

Insieme dei processi che coinvolgono l'evaporazione, la condensazione e la precipitazione dell'acqua sulla Terra.

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Energia solare e centrali idroelettriche

L'energia solare è la base del ciclo dell'acqua e quindi delle centrali idroelettriche.

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Centrali idroelettriche: Energia rinnovabile

Le centrali idroelettriche sono considerate una fonte di energia rinnovabile.

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Impianto a deflusso regolato

Un impianto idroelettrico che utilizza un serbatoio artificiale per regolare il flusso d'acqua e la produzione di energia.

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Ricarica del serbatoio

Il serbatoio di un impianto a deflusso regolato è riempito in primavera, quando il manto nevoso si scioglie.

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Impianto a regolazione parziale

Un impianto a deflusso regolato che possiede un serbatoio di medie dimensioni e può regolare la produzione di energia in base alle variazioni di carico idraulico giornaliere e settimanali.

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Impianto a regolazione totale

Un impianto a deflusso regolato che possiede un serbatoio di grandi dimensioni e può regolare la produzione di energia in base alle variazioni di carico idraulico durante tutto l'anno.

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Impianto ad acqua fluente

Un impianto idroelettrico che non ha un serbatoio artificiale e quindi la produzione di energia dipende direttamente dalla portata d'acqua del fiume.

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Deflusso minimo vitale

La quantità minima di acqua che deve essere lasciata fluire nel fiume a valle di una centrale idroelettrica per garantire la salute dell'ecosistema.

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Itaipu

Itaipu è la diga più potente al mondo, situata sul fiume Paraná al confine tra Paraguay e Brasile.

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Centrale di Valstagna

La centrale idroelettrica di Valstagna, situata sul fiume Brenta, è un esempio di impianto ad acqua fluente.

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Potenza di un impianto ad acqua fluente

La potenza di un impianto ad acqua fluente dipende dalla portata d'acqua del fiume.

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Capacità utile di un serbatoio

Il volume di acqua che può essere trattenuto in un serbatoio, calcolato tra il livello minimo e massimo di riempimento. Non include i sopraelevazioni per lo scarico delle piene.

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Energia accumulata in un serbatoio

L'energia che un serbatoio può immagazzinare, calcolata moltiplicando la capacità utile per il salto utile e il rendimento dell'impianto.

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Potenza effettiva di una centrale idroelettrica

La potenza massima che una centrale idroelettrica è in grado di generare, calcolata in base alla portata d'acqua, al salto e al rendimento dell'impianto.

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Energia teorica di una centrale idroelettrica

L'energia teorica che una centrale idroelettrica può produrre in un dato periodo di tempo, calcolata senza considerare le perdite.

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Producibilità di una centrale idroelettrica

L'energia effettivamente generata da una centrale idroelettrica in un dato periodo di tempo, tenendo conto del rendimento dell'impianto.

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Producibilità media annua di una centrale idroelettrica

L'energia media che una centrale idroelettrica può produrre in un anno, assumendo condizioni idrologiche medie e un funzionamento ottimale.

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Salto utile medio

Il salto utile medio di un impianto idroelettrico, ovvero la differenza di altezza tra il livello di acqua in ingresso e il livello di uscita.

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Quota massima di ritenuta

La quota massima che l'acqua in un serbatoio può raggiungere, considerando il suo livello massimo di riempimento.

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Quota minima di ritenuta

La quota minima che l'acqua in un serbatoio può raggiungere, considerando il suo livello minimo di riempimento.

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Rendimento di un impianto idroelettrico

Il rendimento di un impianto idroelettrico, ovvero la sua efficienza nella conversione dell'energia idraulica in energia elettrica.

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Sbarramento

La costruzione fisica che argina il flusso di un fiume o un corso d'acqua, creando un bacino di acqua che può essere utilizzato per la produzione di energia idroelettrica.

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Canale derivatore

Un canale che si dirama da un fiume principale e convoglia l'acqua verso una centrale idroelettrica.

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Conca di navigazione

Un'infrastruttura che garantisce il passaggio di navi o barche attraverso una diga o uno sbarramento, superando la differenza di livello dell'acqua

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Scale dei pesci

Un sistema di rampe o passaggi concepito per permettere ai pesci di superare sbarramenti o dighe, preservando il loro ciclo vitale e gli spostamenti naturali

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Turbina

La parte di un impianto idroelettrico che sfrutta l'energia dell'acqua per generare energia meccanica

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Distributore

La parte immobile della turbina che indirizza il flusso d'acqua verso la girante

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Girante

La parte mobile della turbina che gira grazie al flusso d'acqua, trasformando l'energia potenziale in energia meccanica

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Turbina a reazione

Un tipo di turbina in cui l'acqua entra a pressione e poi perde pressione durante il suo passaggio attraverso la girante

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Turbina ad azione

Un tipo di turbina in cui l'acqua entra a pressione e poi passa alla pressione atmosferica durante il suo passaggio attraverso la girante

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Trasformazione dell'energia

Il processo che trasforma l'energia potenziale dell'acqua in energia cinetica

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Turbina Pelton: Descrizione

La turbina Pelton è un tipo di turbina ad azione pensata per sfruttare l'energia cinetica dell'acqua. È composta da una ruota con pale a forma di doppia scodella che vengono colpite da un getto d'acqua ad alta velocità.

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Pelton: Funzionamento del getto

Il getto d'acqua viene diretto tangenzialmente alle pale della turbina, e la sua velocità è quasi pari alla velocità dell'acqua in caduta libera dal punto di partenza.

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Pelton: Rendimento

La turbina Pelton ha un alto rendimento, superando il 90% per impianti di grande potenza. Questo perché gran parte dell'energia cinetica del getto viene convertita in energia meccanica della turbina.

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Pelton: Parzializzazione

La parzializzazione della turbina Pelton si ottiene avvicinando una spina al bocchello di uscita dell'ugello. Questo riduce l'area del getto, diminuendo la portata d'acqua e quindi la potenza della turbina, senza influenzare la velocità del getto.

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Altri tipi di turbine ad azione

Le turbine Turgo e Crossflow sono altri tipi di turbine ad azione, ma meno diffuse delle Pelton. La Turgo ha pale diverse e il getto colpisce più pale contemporaneamente. La Crossflow è semplice, economica e adatta per piccole potenze.

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Study Notes

Ciclo Idrologico

  • Il ciclo idrologico descrive il movimento dell'acqua sulla Terra, tra la superficie terrestre, l'atmosfera e le acque sotterranee.
  • L'acqua si muove attraverso evaporazione, evapotranspirazione, precipitazione, ruscellamento, infiltrazione e immagazzinamento.
  • I ghiacciai e le nevi sono importanti serbatoi di acqua dolce.
  • L'acqua può essere immagazzinata in corpi idrici superficiali (fiumi, laghi, mari) o sotterranei.
  • La condensazione è il processo in cui l'acqua nell'atmosfera si trasforma in gocce d'acqua o cristalli di ghiaccio.

Impianti Idroelettrici

  • Le centrali idroelettriche trasformano l'energia potenziale dell'acqua in energia elettrica utilizzando turbine.
  • Possono essere impianti di grandi dimensioni o impianti più piccoli (mini-idroelettrici).
  • Gli impianti idroelettrici a deflusso regolato utilizzano serbatoi per immagazzinare acqua e controllare la portata, garantendo la produzione di energia elettrica anche durante i periodi di minore disponibilità idrica.
  • I serbatoi possono essere di medie dimensioni, per regolare la produzione di energia con variazioni di carico giornaliere e settimanali (regolazione parziale), o di grandi dimensioni che permettono una regolazione completa dei deflussi annuali (regolazione totale).
  • Gli impianti ad acqua fluente sono quelli senza serbatoio e la loro potenza dipende dalla portata naturale dell'acqua.

Elementi costitutivi di un impianto Idroelettrico

  • Le opere di captazione raccolgono le acque necessarie all'impianto (dighe, canali).
  • Le opere di presa immettono l'acqua nel condotto derivatore e ne regolano la portata.
  • Le opere di derivazione convogliano l'acqua fino alla condotta forzata.
  • Le condotte forzate portano l'acqua in pressione verso le turbine.
  • Le centrali elettriche contengono le turbine e i generatori per la trasformazione dell'energia idraulica in energia elettrica.
  • Le opere di restituzione riportano l'acqua al suo corso naturale dopo l'uso in centrale.

Classificazione di Impianti

  • Gli impianti idroelettrici si classificano in impianti ad acqua fluente (senza serbatoio) e impianti a serbatoio (con serbatoio).
  • Gli impianti a serbatoio possono avere regolazione parziale (medie dimensioni) o totale (grandi dimensioni) per gestire le variazioni di portata richieste.

Turbine Idrauliche

  • I diversi tipi di turbine idrauliche (ad azione, a reazione, Kaplan, Francis, Pelton) producono energia da acqua fluente in condizioni diverse di salto e portata.
  • Il distributore è l'organo fisso della turbina e dirige il flusso dell'acqua sulla girante.
  • La girante è l'organo mobile della turbina e trasforma l'energia dell'acqua in energia meccanica.
  • Le turbine ad azione utilizzano la trasformazione dell'energia di pressione in energia cinetica totalmente nel distributore, mentre le turbine a reazione parzialmente nella girante.

Diga delle Tre Gole (Cina)

  • La diga delle Tre Gole, situata sul Fiume Azzurro, è un grande esempio di impianto idroelettrico a bacino.

Impatto Ambientale

  • La costruzione di impianti idroelettrici può avere impatti significativi sull'ambiente, tra cui la modificazione del paesaggio, il cambiamento della qualità dell'acqua e l'influenza sugli ecosistemi.
  • I prelievi idrici possono ridurre la quantità di acqua nei corsi d'acqua, con ripercussioni sulla fauna ittica e sugli ecosistemi fluviali.
  • Il deflusso minimo vitale deve essere garantito per preservare la vita del corso d'acqua.
  • Le dighe possono influenzare il microclima locale, causando variazioni nella temperatura.

Sviluppi Futuri

  • Gli sviluppi futuri dell'idroelettrico sono limitati dall'esaurimento delle risorse idroelettriche in alcune aree.
  • Altre aree potrebbero rappresentare opportunità per ampliare la presenza di impianti idroelettrici.

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Metti alla prova le tue conoscenze sull'energia idroelettrica e il ciclo dell'acqua. Scopri gli aspetti storici, tecnici e scientifici legati all'utilizzo dell'energia idraulica. Rispondi a domande che coprono vari aspetti dell'argomento, dai mulini ad acqua ai principi fisici in gioco.

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