Energia Idroelettrica: Funzionamento, Vantaggi, Svantaggi e Utilizzo
L’energia idroelettrica, anche detta idraulica, rientra tra i tipi di energia rinnovabile, dato che si crea grazie allo spostamento di masse d’acqua, e di energia alternativa, dato che non utilizza fonti fossili. 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. 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.
Ma come funziona esattamente quest’energia green e quali sono i suoi vantaggi? Scopriamo insieme in questo articolo come funziona, benefici e caratteristiche di questa fonte importante di energia nel nostro pianeta.
Come si produce l'energia idroelettrica?
Il principio alla base del funzionamento dell’energia idroelettrica è la trasformazione dell’energia cinetica e potenziale dell’acqua in energia meccanica e, a seguire, in energia elettrica tramite turbine e generatori. Di solito, questo processo avviene nelle cosiddette centrali idroelettriche, dove grandi quantità d’acqua vengono convogliate - tramite una diga o un altro sistema capace di creare un bacino d’acqua, nell’impianto idroelettrico.
Come riportato nell'illustrazione schematica del funzionamento di una centrale idroelettrica, a sinistra è presente il bacino artificiale - creato in questo caso grazie a una diga - mentre alla sua destra è presente una condotta forzata (in inglese "penstock") che sfrutta la gravità per far arrivare l'acqua alla centrale. Una volta giunta a valle, l'acqua è in grado di far ruotare una turbina (la cui tipologia varia a seconda dell'altezza del salto), generando corrente elettrica.
In realtà, esistono due tipologie di centrale idroelettrica:
- centrali a salto
- centrali ad acqua fluente
Centrali a Salto
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.
Centrali ad Acqua Fluente
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.
Centrali ad Accumulazione
Dispongono di un bacino di raccolta anche a valle, che viene riempito d’acqua tramite un sistema di pompaggio nelle ore di minor richiesta energetica, come durante la notte.
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.
Le centrali idroelettriche sono una soluzione tecnica, in grado di generare energia da una fonte rinnovabile fondamentale; l’acqua. Questi sistemi, sono costituiti da un insieme di opere di ingegneria idraulica e hanno la capacità di trasformare l’energia cinetica (generata grazie al movimento di masse d’acqua) in energia elettrica.
L'energia idroelettrica porta con se numerosi vantaggi, tali da rendere l'intero processo un valido sistema per la sostenibilità del nostro pianeta. Come già riportato in questo articolo, l'energia idroelettrica è una fonte di energia pulita e rinnovabile. Nell'ultimo periodo si è sentito sempre di più parlare di inquinamento e necessità di investire maggiormente sulle risorse sostenibili per il nostro pianeta.
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. Nel mondo ci sono circa 58 mila dighe che intercettano un sesto dell’acqua dei fiumi prima che vada in mare, e il numero delle dighe e degli impianti idroelettrici non fa che salire. Possono anche esserci grosse conseguenze se non si realizzano studi adeguati del contesto idrogeologico in cui si creano le dighe, come nel caso del Vajont.
L’energia idroelettrica è infatti considerata pulita e rinnovabile e per questo presenta innumerevoli vantaggi in termini di sostenibilità e riduzione delle emissioni. Ma dal punto di vista dell’impatto ambientale e sociale relativo all’ideazione di dighe e centrali ci sarebbe da aprire un capitolo a parte. Benché l’idroelettricità sfrutti, infatti, il ciclo naturale dell’acqua, la costruzione dei grandi impianti necessari a produrre grandi quantitativi di elettricità può avere conseguenze ambientali considerevoli: dalla modifica degli ecosistemi fluviali alla possibilità/necessità di inondare cospicue aree.
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. 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 Italia è in crescita anche il “mini” idroelettrico, rappresentato da impianti di potenza ridotta, che comporta l'utilizzo di strutture molto più piccole di una diga normale, più sicure e che hanno un basso impatto ambientale e paesaggistico. Tra le fonti rinnovabili, quella idroelettrica rappresenta la principale fonte energetica alternativa ai combustibili fossili: produce più del 40% dell'energia rinnovabile necessaria al Paese! Con quasi 4300 impianti e una grandissima forza lavoro tra i vari addetti, l'Italia si colloca al quarto posto in Europa per energia elettrica generata dopo la Norvegia, Svezia e la Francia.
In alcuni Paesi del mondo l’energia idraulica copre la maggior parte del fabbisogno energetico. Questo tipo di energia è prodotta dalle molte centrali idroelettriche nel mondo. Nel settore idroelettrico nel mondo, l’Asia è il maggiore produttore mondiale di energia idroelettrica.
Per rispondere a questi obiettivi, in Italia è stato approvato e pubblicato dal MiSE (ma è in aggiornamento continuo), il Piano nazionale integrato per l’energia e clima (Pniec). Il piano prevede di portare al 30% la produzione da fonti rinnovabili di energia per il consumo finale e si punta al 55% di impiego di energie green. In questo Piano, l’energia idroelettrica ha un ruolo importante visto che rimane una delle principali fonti di energia rinnovabile in Italia: essa contribuisce per circa il 15-20% del fabbisogno elettrico nazionale (la percentuale varia a seconda delle condizioni climatiche e della disponibilità di acqua) grazie a una rete di ben 4.860 impianti, distribuiti soprattutto lungo le zone alpine.
Tabella riassuntiva: Energia Idroelettrica in Italia
| Caratteristica | Dato/Informazione |
|---|---|
| Contributo al fabbisogno energetico nazionale | Circa 15-20% |
| Numero di impianti | Circa 4.860 |
| Localizzazione principale | Arco alpino e appenninico |
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