L'energia idroelettrica, nota anche come energia idraulica, rappresenta la più antica delle fonti rinnovabili. Sfrutta la forza di grandi masse d'acqua in movimento, convogliate in dighe, chiuse, canali e ponti.
Un Po’ di Storia
Le prime testimonianze dell'utilizzo dei corsi d'acqua per la macinazione del grano risalgono ai Greci e ai Romani. Nel Medioevo, grazie all'influenza degli Arabi, si diffuse la ruota idraulica per canalizzare l'acqua usata per irrigare i campi.
Tra la fine dell'800 e l'inizio del '900 sorsero le prime grandi centrali idroelettriche negli Stati Uniti e in Europa. Quella delle Cascate del Niagara negli USA entrò a regime nel 1881 ed è ritenuta la prima realizzata al mondo.
Agli inizi del '900 l'energia prodotta con impianti idroelettrici si impose in modo preponderante in Italia, arrivando a rappresentare fino al primo dopoguerra la maggioranza dell'energia totale prodotta nel Paese.
Come Funziona una Centrale Idroelettrica
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.
L’acqua, proveniente da fiumi, laghi e torrenti, viene bloccata in un invaso grazie a dighe naturali o artificiali in modo da sollevarne il livello rispetto alla centrale di produzione vera e propria che si trova in basso.
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.
Per produrre energia dall’acqua si utilizza generalmente un sistema basato sulla caduta controllata del liquido da altezze variabili.
Oggi quasi il 90% dell’energia mondiale prodotta da fonti rinnovabili è costituita dall’energia idroelettrica e, per alcuni paesi come Norvegia, Nuova Zelanda, Svizzera, Canada e Svezia essa rappresenta la principale fonte di energia riuscendo in alcuni casi a coprire gran parte del loro fabbisogno.
Micro Idroelettrico e Ruote Idrauliche Moderne
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.
Con le sue ruote idrauliche Mill Green porta avanti la sua ‘moderna rivoluzione’ nell'ambito delle fonti rinnovabili di energia. Queste ruote sono più adatte ai flussi poco profondi in pianura tanto che, un tempo, sul Po funzionavano dei mulini natanti.
Pur essendo dispositivi di origini antiche, le ruote ad acqua stanno riaccendendo l’interesse di diversi Paesi come fonte di energia rinnovabile. L’Università Tecnica di Monaco (Tum), insieme ad alcuni partner, è tra i soggetti più attivi nel promuovere questi “nuovi” generatori di energia. A differenza di altri sistemi rinnovabili come il fotovoltaico e l’eolico, infatti, le ruote idrauliche sono in grado di fornire un flusso di energia continuo.
La ruota idraulica installata in India, alta due metri, è il frutto di anni di ricerche e lavoro da parte del team guidato da Michael Erhart, docente del corso di Sistemi di energia rinnovabile e sostenibile alla Tum. Una volta posizionato, il dispositivo si muove sfruttando l’azione del torrente che gli scorre sotto, producendo energia elettrica.
Secondo Erhart, la capacità di generazione delle ruote varia da circa 300 watt a 1 kilowatt, a seconda del flusso dell’acqua. Per farsi un’idea di cosa significano questi numeri, si deve tenere presente che 3 kilowatt, di solito, rappresentano la potenza minima necessaria per soddisfare le esigenze energetiche di una casa di dimensioni medie dove si fa un utilizzo standard degli elettrodomestici.
Un’altra caratteristica interessante delle pale idrauliche è la loro capacità di continuare a generare elettricità anche durante le inondazioni: è infatti possibile configurare i dispositivi in modo che le piene d’acqua li aggirino, senza causare interruzioni.
Energia Idroelettrica in Italia e nel Mondo
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.
| Regione | Numero di Centrali |
|---|---|
| Lombardia | 749 |
| Piemonte | 1092 |
| Veneto | 408 |
| Trentino | 891 |
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 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.
Prospettive Future e Impatto Ambientale
Le prospettive future dell’energia idroelettrica tendono a ridimensionarne ruolo e utilizzo, soprattutto rispetto ai grandissimi impianti, accusati di avere un impatto ambientale non indifferente. La ricerca scientifica attuale propende verso un utilizzo di questa fonte energetica in strutture e impianti di piccola o piccolissima dimensione in modo da poter sfruttare dighe relativamente piccole e non impattanti sul territorio e sull’ecosistema oppure addirittura a farne a meno usando solo il dislivello naturale dei corsi d’acqua.
Anche se si tratta di sistemi a loro modo innovativi, le pale ad acqua potrebbero rappresentare un pericolo per la vita acquatica e, in generale, la biodiversità. Secondo le ricerche attualmente disponibili, tuttavia, gli impatti su organismi come i pesci sarebbero minimi: da alcuni esperimenti fatti in Germania è emerso che arrecano meno danni alla fauna ittica rispetto, ad esempio, alle viti idrodinamiche.
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