Un impianto idroelettrico trasforma l’energia potenziale posseduta da una massa d’acqua tra un dislivello, detto salto, esistente tra le due sezioni di pelo libero superiore (a monte) ed inferiore (a valle) in energia meccanica di rotazione della turbina che in seguito viene convertita direttamente in energia elettrica tramite un generatore.
Con il termine “mini-idro” si intendono convenzionalmente le centraline idroelettriche con potenza fino a 10 MW. Si tratta di impianti di diversa tipologia rispetto a quelli di potenza maggiore. Infatti, mentre questi ultimi richiedono grandi opere di sbarramento (dighe) ed estesi laghi artificiali per l’accumulo dell’acqua, i mini impianti funzionano in pratica come i vecchi mulini. Dal punto di vista della potenza gli impianti mini idro possono essere classificati in:
- pico centrali – potenza < 5 kW
- micro centrali – potenza < 100 kW
- mini centrali – potenza < 1.000 kW
- piccole centrali – potenza < 10.000 kW
Dal punto di vista impiantistico un impianto a fonte idraulica è costituito da un complesso di opere civili, idrauliche ed elettriche che comprende:
- opere di sbarramento e presa con la funzione di derivare l’acqua del corpo idrico e determinare o meno un volume d’invaso;
- opere di filtraggio per eliminare dall’acqua eventuali corpi sospesi di dimensioni diverse;
- opere di convogliamento delle acque costituiti da canali e condotte che inviano l’acqua alle turbine;
- opere elettromeccaniche costituite principalmente dal gruppo turbina – generatore, dal trasformatore, contatori, quadri elettrici e sistemi di controllo;
- opere di restituzione per il rilascio dell’acqua nel corpo idrico.
Un’ulteriore classificazione degli impianti idroelettrici si basa sulla durata dell’invaso, ovvero il tempo necessario a fornire al serbatoio un volume d’acqua pari alla sua capacità considerando la portata media annua del corso d’acqua (fonte GSE):
- impianti ad acqua fluente – non hanno capacità di accumulo o con durata dell’invaso uguale o minore di 2 ore. Tipiche applicazioni di questi impianti sono i corsi d’acqua, i canali di bonifica e gli acquedotti. In quest’ultimo caso la turbina idraulica sostituisce la valvola di dissipazione di carico;
- impianti a bacino – sono dotati di serbatoio che regola i deflussi idrici settimanali o giornalieri con durata dell’invaso maggiore di 2 ore e minore di 400 ore;
- impianti a serbatoio – con durata dell’invaso maggiore o uguale a 400 ore.
Le micro centrali utilizzano generalmente il sistema ad acqua fluente mentre le mini centrali i sistemi a bacino.
Nella tabella seguente sono descritte sinteticamente le principali tipologie di turbine ed indicati i valori di riferimento dei parametri idraulici (salto e portata).