L’energia idroelettrica è una delle tipologie di energia rinnovabile e in quanto tale consiste nello sfruttamento di fonti di energia inesauribili. In particolare quella idroelettrica sfrutta il modo cinetico dell’acqua. È considerata una delle rinnovabili classiche o convenzionali, in contrapposizione a quelle alternative (come l’energia oceanica o geotermica). L’energia dell’acqua infatti è usata dall’uomo sin dall’antichità per generare energia e muovere le pale dei mulini ad acqua. In questa guida utile scopriamo cos’è l’energia idroelettrica, come funziona e quali sono vantaggi e svantaggi per l’ambiente. Scopriamo anche perché le rinnovabili rappresentano una modalità ormai condivisa dai maggiori Paesi mondiali per raggiungere uno sviluppo sostenibile.
Definizione e Produzione di Energia Idroelettrica
Per energia idroelettrica definizione indica una fonte energetica rinnovabile. 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. L’energia cinetica prodotta dall’acqua viene trasformata in elettricità attraverso un sistema di alternatori e turbine che costituiscono le cosiddette centrali idriche. Si crea quindi il legame tra acqua e energia. Tramite un bacino idroelettrico, che serve a raccogliere le acque nella conca artificiale della diga e farne alzare la quota, l’acqua di un fiume o di un lago viene convogliata con velocità a valle tramite delle condutture forzate.
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.
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.
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.
Le centrali idroelettriche si dividono in tre macro categorie, a seconda della tipologia di impianto utilizzato: centrali ad acqua fluente, centrali a bacino e centrali ad accumulazione. Nelle centrali ad acqua fluente, come dice il nome stesso, viene utilizzata la portata naturale di un corso d’acqua situato su due livelli differenti. Si tratta di impianti che vengono posizionati nei pressi di un fiume o di un torrente, la cui acqua viene in parte o del tutto canalizzata verso un bacino di carico senza l’ausilio di condotte forzate. Da questo bacino, poi, l’acqua viene fatta defluire attraverso un canale e verso un piano posizionato un po’ più in basso dove raggiunge le turbine. Lungo il tragitto tra il punto più alto e quello più basso l’acqua attraversa la turbina idroelettrica, azionando le pale e producendo energia.
Impianto idroelettrico domestico
Non solo grandi strutture: oggi a tenere banco sono anche le possibilità offerte dal micro idroelettrico, impianti che sfruttano l’azione di portate d’acqua più contenute. Appartengono a questa categoria gli impianti di potenza inferiore ai 100 kW ma anche quelli con una potenza fino a 5 kW. Anche in questo caso il flusso d’acqua che scorre fa girare una turbina, che connessa a un alternatore trasformerà l’energia cinetica dell’acqua in energia elettrica.
Pro e Contro dell'Energia Idroelettrica
Quali sono i vantaggi e gli svantaggi legati all'uso dell'energia idroelettrica? 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. L’energia idroelettrica è rigenerabile e a basso impatto ambientale.
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.
Tra gli svantaggi ci sono gli elevati costi di investimento e, soprattutto il possibile impatto ambientale anche grave. Gli svantaggi delle centrali idroelettriche sono rappresentati soprattutto dai danni all’ambiente e al paesaggio. 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.
Le centrali idroelettriche possono danneggiare anche i letti dei fiumi a causa dei bassi livelli di ossigeno disciolti nell’acqua cambiando l’equilibrio chimico degli ecosistemi acquatici. Secondo questo studio le emissioni di gas serra prodotte dalle grandi centrali ad acqua fluente o a bacino sarebbero molto più alte di quanto calcolato nei precedunti studi. Secondo la ricerca, quando il livello dell’acqua negli invasi a monte delle dighe scende i sedimenti sul fondo si riscaldano, favorendo l’attività microbiotica che rilascia metano in atmosfera.
L'utilizzo dell'Energia Idroelettrica in Italia e nel Mondo
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.
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.
In Italia, dagli inizi del XX secolo fino al primo dopoguerra, le risorse idroelettriche hanno rappresentato la maggiore fonte di dell’energia prodotta. Oggi l’energia idroelettrica in Italia garantisce circa il 15% del fabbisogno energetico nazionale grazie all’apporto di più di 2.000 centrali. La produzione italiana si attesta sui 45 miliardi di kW annuali.
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.
In alcuni Paesi del mondo l’energia idraulica copre la maggior parte del fabbisogno energetico. Nel settore idroelettrico nel mondo, l’Asia è il maggiore produttore mondiale di energia idroelettrica.
La capacità idroelettrica cresce ovunque anche a livello globale: l’ultimo report dell’International Hydropower Association (IHA) ci dice che la capacità installata totale in tutto il mondo ha raggiunto gli 1,39 milioni di MW. La crescita più significativa ha riguardato l’Asia orientale e il Pacifico che continua a guidare la classifica dei maggiori produttori mondiali di energia idroelettrica, con la Cina in prima linea.
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).
TAG: #Idraulica