La turbina Kaplan è una delle tecnologie idrauliche più utilizzate nel mondo della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. Si tratta di una turbina idraulica a reazione, sviluppata dall’ingegnere austriaco Viktor Kaplan nel 1913, pensata per sfruttare al meglio le caratteristiche dei corsi d’acqua a bassa caduta e alta portata. Grazie alla sua versatilità e al rendimento elevato, è diventata un elemento fondamentale nelle centrali idroelettriche moderne.
Approfondiamo le sue caratteristiche e il suo funzionamento.
Indice dei contenuti
Caratteristiche e funzionamento della Turbina Kaplan
La Turbina Kaplan è un’elica che si distingue dalle altre turbine idrauliche per alcune caratteristiche tecniche:
- Pale orientabili. La ruota mobile è composta da pale regolabili, che possono modificare l’inclinazione in base alla portata dell’acqua. Questo garantisce un’elevata efficienza anche al variare delle condizioni del flusso.
- Flusso assiale. L’acqua attraversa la turbina seguendo una direzione parallela all’asse della macchina, ottimizzando la spinta e riducendo le perdite di energia.
- Elevata efficienza. Può raggiungere rendimenti superiori al 90%, anche in situazioni di portata variabile.
- Compattezza e durata. La struttura robusta e compatta la rende adatta a impianti di piccola e grande scala, e con una adeguata manutenzione è affidabile e duratura nel tempo.
L’acqua, convogliata attraverso una condotta forzata, colpisce le pale orientabili del distributore che regolano il flusso e lo indirizzano verso il rotore. Le pale mobili della girante cambiano inclinazione in base alla portata dell’acqua e ciò consente di adattarsi in tempo reale alle variazioni del flusso. L’energia cinetica e di pressione dell’acqua si trasforma così in rotazione meccanica dell’albero collegato al generatore, producendo energia elettrica in modo efficiente e continuo.
I vantaggi della Turbina Kaplan
Uno dei punti di forza della Turbina Kaplan è la sua straordinaria capacità di adattarsi a diverse condizioni operative. A differenza di altre turbine idrauliche, mantiene un rendimento elevato anche quando la portata dell’acqua varia, garantendo quindi una produzione stabile di energia.
I principali vantaggi sono:
- Alta efficienza in un ampio intervallo di portate, che assicura continuità produttiva durante tutto l’anno.
- Manutenzione relativamente semplice, grazie a una struttura compatta e accessibile.
- Versatilità di utilizzo, che permette di impiegarla sia in piccoli impianti locali sia in grandi centrali idroelettriche.
- Affidabilità a lungo termine, con costi operativi contenuti e una durata che può superare i decenni.
- Basso impatto ambientale.
Questi aspetti rendono la Turbina Kaplan una scelta particolarmente conveniente per chi vuole puntare su energia rinnovabile da fonte idrica, riducendo al minimo gli sprechi e massimizzando la resa.
Uno svantaggio riguarda i costi: è più costosa di una turbina ad elica.
A cosa serve la Turbina Kaplan
Lo scopo principale della Turbina Kaplan è convertire l’energia cinetica e potenziale dell’acqua in energia meccanica, successivamente trasformata in energia elettrica attraverso un generatore. È la soluzione ideale per sfruttare corsi d’acqua con:
- Dislivelli ridotti.
- Portate elevate, come fiumi ampi e regolari.
Grazie a queste caratteristiche, la Turbina Kaplan è perfetta per garantire una produzione continua e costante di energia rinnovabile, rendendola fondamentale nel mix energetico green.
Le applicazioni della Turbina Kaplan sono numerose e diffuse in tutto il mondo. Viene installata principalmente in:
- Centrali idroelettriche fluviali: dove i salti sono ridotti ma la quantità d’acqua disponibile è abbondante.
- Corsi d’acqua naturali, dove non sono presenti dighe imponenti ma si sfrutta direttamente il flusso naturale.
- Piccoli impianti idroelettrici: per comunità locali o aziende agricole che vogliono produrre energia in autonomia o usarla per l’irrigazione.
- Grandi centrali idroelettriche: integrate in dighe o sistemi di regolazione idrica, soprattutto in Europa e Nord America.
La sua diffusione è così ampia perché permette di ottenere energia rinnovabile in maniera stabile e programmabile, riducendo la dipendenza dalle fonti fossili. Trova applicazione anche nell’ambito dell’ approvvigionamento idrico.
Una soluzione efficiente per vari progetti idroelettrici
Nonostante sia passato oltre un secolo dalla sua invenzione, la turbina Kaplan continua a rappresentare una delle soluzioni più efficienti per la produzione di energia elettrica da acqua. La sua capacità di adattarsi a diverse condizioni di portata e salto idraulico la rende indispensabile nelle centrali idroelettriche moderne, grandi e piccole.
In un contesto in cui la transizione energetica richiede soluzioni affidabili e sostenibili, la Turbina Kaplan si conferma un pilastro dell’idroelettrico e un esempio concreto di come l’innovazione tecnica possa contribuire a costruire un futuro a basse emissioni di Co2.
