In particolare, per quanto riguarda il macchinario di produzione, il cui costo gioca un ruolo di primo piano nei conti economici, la necessità di comprimerne al massimo i costi d’acquisto e le spese di gestione ha portato allo studio di turbine idrauliche o gruppi completi composti da turbina, generatore ed apparecchiature di comando e controllo, con caratteristiche più o meno spinte di costruzione in serie.
Tali esigenze hanno portato allo studio di una centrale idroelettrica con impianti a bassa o bassissima caduta (da 2-3 m fino a 20-30 m di salto), che sfruttino salti già disponibili naturalmente, o per opere preesistenti come traverse, chiuse dighe a scopo irriguo ecc. , equipaggiati con turbine idrauliche a flusso assiale con giranti ad elica, che più si prestano ad un tipo di costruzione standardizzata con possibilità di forti riduzioni dei costi.

Per medi-alti salti troviamo sul mercato mondiale turbine tipo Pelton e la turbina Francis, di caratteristiche costruttive più o meno di serie, o anche turbine di tipo particolare (dette a flusso radiale o a flusso incrociato) studiate appositamente per realizzazioni di piccola potenza. Col passare degli anni, e per effetto dei continui perfezionamenti tecnici via via introdotti, i gruppi elettrogeneratori idroelettrici hanno subito notevoli trasformazioni strutturali che ne hanno migliorato in modo apprezzabile il rendimento, semplificata la loro installazione e perfezionato il loro comportamento in relazione alle prestazioni richieste dall’esercizio. Anche i gruppi di piccola potenza, specialmente da parte di alcuni costruttori, sono stati oggetto di perfezionamenti tecnici e sperimentazioni di forme costruttive e tipi di installazione a volte abbastanza eccentriche, al fine di trovare il giusto compromesso tra le diverse, e in più casi contrastanti, esigenze da conciliare. Queste ultime riguardano principalmente problemi di flusso idrodinamico, di giri ottimali per le turbine, che non sempre coincidono con quelli necessari per gli alternatori vincolati alla frequenza, e l’utilità di semplificare l’installazione e ridurre la manutenzione. L’insieme degli ausiliari, da prevedersi generalmente per servizio automatico, ed il necessario contenimento dei costi, sono altri condizionamenti per i quali i progettisti hanno dovuto trovare il giusto equilibrio. Il massimo impegno a questo fine è stato richiesto dalle turbine destinate a operare con piccoli salti e relativamente alte portate, e cioè:
- dalle turbine a reazione con ruote a elica a pale fisse o del tipo Francis (per impianti con piccole variazioni di portata),
- dalle turbine a reazione con ruote ad elica a pale mobili Kaplan (per impianti con portata fortemente variabile).

SCHEMA DI TURBINA FRANCIS AD ASSE VERTICALE

Le turbine per piccole portate e salti relativamente alti, e cioè le turbine ad azione con ruote Pelton, e le turbine con portate anche relativamente grandi e salti da pochi fino a diverse decine di metri con ruote Ossberger, per la loro architettura praticamente immodificabile, hanno posto un minor numero di problemi per la loro ottimazione specialmente per quanto riguarda la sistemazione degli impianti.
Nell’insieme notevoli, e suscettibili di pochi perfezionamenti, si possono considerare i risultati tecnici raggiungibili dalle moderne turbine destinate all’azionamento dei piccoli generatori elettrici.

Trattando di impianti idroelettrici, sia pure di piccola potenza, almeno sommariamente si devono conoscere le principali caratteristiche, le prestazioni, i problemi e le possibilità d’impiego dei più diffusi tipi di turbine e saperne distinguere il loro componente essenziale: la ruota o girante.
E’ infatti alle ruote delle turbine che avviene la cessione dell’energia idraulica posseduta dall’acqua e il suo trasferimento in energia meccanica all’asse delle ruote stesse per l’ulteriore utilizzazione.
La denominazione dei diversi tipi di turbine è generalmente riferita al nome del loro ideatore (Lester Allan Pelton, James Bicheno Francis, solo per citarne due) e la sua sola indicazione è sufficiente agli esperti per individuare, di ciascun tipo, le caratteristiche costruttive d’impianto e d’impiego. Dal punto di vista tecnico i riferimenti per la classificazione delle turbine sono parecchi e di varia importanza, ma uno almeno deve essere conosciuto e cioè quello che si riferisce alla natura del processo di trasformazione dell’energia nelle turbine che porta a distinguerle in due categorie principali:

-  turbine "ad azione"
-  turbine "a reazione"