Tra le varie fonti green utilizzate dall'uomo, la più antica è certamente quella basata sull'acqua: si tratta dell'energia idroelettrica che, insieme all'energia eolica e a quella fotovoltaica può definirsi una fonte rinnovabile. È ormai evidente che le fonti rinnovabili rappresentano il futuro del nostro pianeta: gli investimenti e lo sviluppo delle rinnovabili stanno accelerando soprattutto nei mercati emergenti, principalmente guidati dalla necessità di diversificare le fonti di produzione e dalla preoccupazione per l'inquinamento globale.
Cos’è l’Energia Idroelettrica
L’energia idroelettrica è una delle forme di energia rinnovabile più antiche e utilizzate al mondo, generata sfruttando il movimento dell’acqua. Si tratta di una risorsa sostenibile che converte l’energia potenziale e cinetica dell’acqua in elettricità, attraverso impianti idroelettrici come dighe e centrali di accumulo. Questa fonte rinnovabile utilizza la forza dell’acqua che scorre, spesso accumulata in bacini o serbatoi, e grazie alla forza di gravità la incanala attraverso turbine che producono energia meccanica. Questa viene poi trasformata in elettricità tramite un generatore.
Oltre a essere una risorsa energetica efficiente e pulita, l’energia idroelettrica è anche estremamente affidabile: i suoi impianti hanno una lunga durata e necessitano di una manutenzione meno frequente rispetto ad altre fonti rinnovabili.
L'energia idroelettrica (o altrimenti conosciuta come energia idraulica) è la più antica delle energie rinnovabili ed è pulita, ha infatti origine da grandi masse d'acqua in movimento convogliate in dighe, chiuse, canali e ponti. L'acqua in caduta o in movimento produce energia cinetica, la quale a sua volta viene trasformata in energia elettrica grazie ad appositi impianti muniti di turbine e alternatore. Si tratta di una forma di energia sostenibile ad alta efficienza e a basso impatto sull’ambiente, che contribuisce in modo significativo alla produzione di energia elettrica: l’energia idroelettrica in Italia rappresenta la prima fonte rinnovabile e nel 2021 secondo i dati resi noti dal Gestore Servizi Energetici (Gse), il 39% dell'elettricità prodotta da rinnovabili proveniva dall’idroelettrico.
La Storia dell'Energia Idroelettrica
Il popolo egizio e quello greco sono stati i primi a studiare l'energia dell'acqua e a sfruttarla grazie ai mulini; i romani successivamente innovarono la tecnologia già esistente, sviluppando, tra le altre cose, straordinari acquedotti. Si tratta infatti della prima fonte di energia rinnovabile dal punto di vista cronologico nella storia dell'umanità. L’acqua è una delle fonti di energia più antiche. Gli egizi, i greci e i romani usavano già l’energia cinetica dell’acqua per macinare il grano grazie a dei mulini, ma è solo con la calata degli arabi durante il Medioevo che in Europa si iniziò a utilizzare l’energia idroelettrica con più consapevolezza: grazie alla ruota idraulica si potevano irrigare i campi e bonificare le paludi.
La prima centrale idroelettrica al mondo è quella realizzata nel 1882 negli Stati Uniti, lungo il corso del Fox River nel Wisconsin. L’Italia non fu da meno: la prima centrale è stata inaugurata nel 1895 a Paderno d'Adda, in provincia di Lecco.
Un po’ di storia L'energia idroelettrica ha origini antichissime: i primi ad utilizzare l'energia dell'acqua per l'azionamento meccanico dei mulini furono i Greci e i Romani. Nel Medioevo si deve agli Arabi la scoperta della ruota idraulica, un mulino senza pale impiegato per l'irrigazione dei campi e per la bonifica delle zone paludose. In Europa, alla fine del 1800, la realizzazione di una turbina motrice rappresentò un ulteriore passo in avanti nel progresso tecnico finalizzato allo sfruttamento della forza dell'acqua in movimento per generare elettricità. Si deve invece agli Stati Uniti la costruzione nel 1891 della prima centrale idroelettrica sulle cascate del Niagara. Agli inizi del '900 l'energia prodotta con impianti idroelettrici si impone in modo preponderante in Italia, arrivando a rappresentare fino al primo dopoguerra la maggioranza dell'energia totale prodotta nel Paese.
Come si Ottiene l'Energia Idroelettrica?
Il ciclo dell'acqua - dall'evaporazione alle precipitazioni - ha dato quindi la possibilità di dare vita a un'importantissima fonte di energia rinnovabile: l'energia idroelettrica infatti viene ottenuta sfruttando l'energia cinetica e potenziale dell’acqua.
L’energia idroelettrica permette di sfruttare il corso d’acqua dei fiumi per trasformare il movimento dell’acqua in elettricità. L’energia idroelettrica si produce sfruttando l’energia legata al movimento (cioè l'energia cinetica) di una massa d’acqua che cade da un’altezza più o meno grande. L’energia idroelettrica, anche detta idraulica, rientra tra i tipi di energia rinnovabile, dato che come abbiamo detto si crea grazie allo spostamento di masse d’acqua, e di energia alternativa, dato che non utilizza fonti fossili. Come fonte di energia è molto antica e molto utilizzata: rappresenta la prima fonte di energia rinnovabile in assoluto, con il 6,4% dell’energia primaria consumata nel mondo (Fonte BP - Statistical Review of World Energy- 2020); in Italia circa il 16% di energia elettrica deriva proprio dall’idroelettrico.
Il funzionamento di una centrale idroelettrica è molto semplice, sfrutta la forza di gravità per muovere l’acqua e produrre l’energia cinetica che successivamente verrà trasformata in elettricità. Tutto parte da un bacino idrico naturale o, se artificiale, protetto da una diga che blocca il flusso d'acqua impedendole di scendere a valle. Una serie di condotte convoglia l'acqua a valle dove la centrale ospita un sistema di turbine idroelettriche; l’acqua, grazie al dislivello creato dal percorso delle condutture, assume una velocità sempre maggiore e mette in funzione le turbine che collegate ad un alternatore trasformano l'energia cinetica, generata dalla rotazione delle turbine, in energia elettrica.
Tramite un bacino idroelettrico, capace di raccogliere le acque nella conca artificiale della diga, l’acqua viene poi convogliata a grande velocità a valle attraverso condutture forzate. L’energia dell’acqua viene trasformata in elettricità mediante un sistema di alternatori e turbine.
Tipi di centrali idroelettriche
In realtà, esistono due tipologie di centrale idroelettrica: centrali a salto; centrali ad acqua fluente. Nelle centrali a salto si sfruttano grandi altezze di caduta e sono caratterizzate da un bacino idrico più o meno grande - quello che tutti associamo al classico termine "diga", per intenderci. Il vantaggio di avere un bacino è quello di poter gestire la quantità di acqua da mandare alla centrale e, di conseguenza, la quantità di energia prodotta. Nelle centrali ad acqua fluente non si utilizzano invece grandi salti ma piccoli dislivelli. Di solito questo tipo di impianto viene costruito direttamente lungo il corso di fiumi e per questo motivo la sua capacità di produrre energia è piuttosto stagionale. Se infatti il fiume è in magra o con una portata troppo bassa, la produzione di energia può ridursi o arrestarsi. Questo tipo di impianto ha sicuramente dei limiti legati proprio alla stagionalità ma, d'altra parte, costa tendenzialmente meno e ha un impatto ambientale potenzialmente minore rispetto alle centrali a salto.
centrale idroelettrica a pompaggio o ad accumulo: in questo caso le centrali usano due serbatoi d'acqua posti a quote differenti, uno a monte e l’altro a valle.
A Cosa Serve l'Energia Idroelettrica
L’energia idroelettrica serve a sfruttare l’energia potenziale dell’acqua, che viene raccolta e convogliata per poi trasformarsi in energia elettrica. Le centrali idroelettriche sono più rapide di quelle termoelettriche poiché il loro processo produttivo è più flessibile, riuscendo a passare da uno stato di impianto fermo a uno di massima potenza in poche decine di minuti.
L'energia idroelettrica viene utilizzata per alimentare una vasta gamma di dispositivi elettrici, dalle lampadine domestiche alle industrie pesanti. Oltre alla produzione di energia elettrica, l'acqua utilizzata nei impianti idroelettrici può essere impiegata anche per scopi irrigui, idropotabili e ricreativi, contribuendo così allo sviluppo sostenibile delle comunità locali.
Energia Idroelettrica in Italia
In Italia, la produzione di energia elettrica avviene ancora tramite l’utilizzo di fonti energetiche non rinnovabili e combustibili fossili, quali gas naturale, carbone e petrolio, ma in misura sempre rilevante con fonti rinnovabili, come lo sfruttamento dell’energia idroelettrica, geotermica, eolica, delle biomasse e dell’energia solare. Il restante fabbisogno energetico è soddisfatto acquistando energia elettrica dall’estero.
L'idroelettrico rappresenta la prima fonte rinnovabile in Italia, producendo il 41% dell'energia complessiva rinnovabile necessaria al Paese. Questa tecnologia rappresenta il comparto di rinnovabili trainante; infatti, sono quasi 4.300 gli impianti italiani che ogni anno producono 46 TWh. In Italia, per esempio, circa un quinto di tutta l'elettricità prodotta proviene dalle centrali idroelettriche.
Le centrali idroelettriche italiane sono localizzate principalmente sulle Alpi e alcune sugli Appennini costituendo il 15,8% del fabbisogno energetico annuo.
Tra le fonti rinnovabili, l'energia idroelettrica costituisce a livello nazionale la principale forma di energia alternativa ai combustibili fossili. Dopo il calo registrato nel 2022 a causa della siccità, la produzione di energia idroelettrica in Italia ha ripreso a crescere. Secondo gli ultimi dati forniti da Terna, le centrali idroelettriche attive nel nostro paese sono 4860, la maggior parte dei quali concentrati al Nord, nell’arco alpino tra Lombardia (749), Piemonte (1092), Veneto (408) e Trentino (891).
La centrale più grande del mondo è, dal 2012, quella della diga delle Tre Gole in Cina: ha una capacità di generazione elettrica di 22.500 megawatt, è alta circa 180 metri e lunga circa 2mila, e il bacino che crea copre una superficie di oltre mille chilometri quadrati. Per quanto riguarda l’Italia, vista la presenza di numerosi fiumi, laghi e alture, la costruzione di impianti idroelettrici è molto favorita: non a caso le nostre centrali sono per la maggior parte sull’arco alpino e su quello appenninico. Stando a un rapporto Althesys del 2019 ne abbiamo in tutto il Paese circa 4.300. La centrale idroelettrica più grande d’Italia è la Luigi Einaudi, nel comune piemontese di Entracque (provincia di Cuneo), di proprietà dell’Enel: è il più grande impianto italiano e uno delle più grandi in Europa. La centrale sfrutta due salti, Chiotas-Piastra e Rovina-Piastra.
Energia Idroelettrica: Pro e Contro
Come per ogni tecnologia, esistono per l’energia idroelettrica vantaggi e svantaggi. Un aspetto positivo è dato dal fatto che la produzione di energia tramite l’idroelettrico sia veramente economico. Infatti, dopo la creazione di dighe, impianti e opere di manutenzione, le precipitazioni di pioggia e neve assicurano la completa gratuità e disponibilità della materia. Un aspetto negativo di questa energia pulita è il fatto che essa sia doverosamente dipendente dagli agenti atmosferici, impossibili da tenere sotto controllo: una zona, infatti, può correre il rischio di essere colpita da lunghi periodi di siccità.
Un ulteriore svantaggio è collegato al fatto che per costruire dighe, condotte forzate e centrali, molte volte sono necessarie deturpazioni dell’ambiente e disboscamenti in paesaggi montani, proprio perché le strutture non possono essere costruite ovunque. L’impatto ambientale quindi può essere significativo!
L’energia idroelettrica è rinnovabile e relativamente green: i suoi vantaggi in termini di contrasto al riscaldamento globale e all’inquinamento sono enormi. I costi di manutenzione sono relativamente bassi, e la tecnologia è affidabile e collaudata. 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.
Significativo è anche il contenimento dei costi legati ad un processo produttivo con spese di manutenzioni e funzionamento molto vantaggiose: esclusi i costi per l’approvvigionamento come la creazione delle dighe e degli impianti, le precipitazioni garantiscono infatti la completa gratuità e disponibilità della materia prima.
Tabella: Vantaggi e Svantaggi dell'Energia Idroelettrica
| Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|
| Rinnovabile e relativamente green | Elevati costi di investimento |
| Bassi costi di manutenzione | Possibile impatto ambientale grave |
| Tecnologia affidabile e collaudata | Dipendenza dagli agenti atmosferici |
| Contenimento dei costi di produzione | Necessità di deturpazioni ambientali per la costruzione |
Prospettive Future
Guardando al futuro, l'energia idroelettrica si presenta come un pilastro fondamentale della transizione energetica verso una società più sostenibile. Le tecnologie e gli impianti idroelettrici stanno continuamente evolvendo, con una maggiore attenzione verso soluzioni più efficienti ed eco-compatibili. L'integrazione di sistemi di accumulo dell'energia e lo sviluppo di impianti a basso impatto ambientale sono al centro della ricerca e dell'innovazione nel settore. Inoltre, il potenziale dell'energia idroelettrica nei paesi in via di sviluppo rimane ancora largamente inesplorato, offrendo opportunità di crescita economica e sociale.
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