Energia Idroelettrica: Vantaggi, Svantaggi e il Suo Ruolo nel Mondo

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.

Questo tipo di energia è prodotta sfruttando il movimento dell’acqua di laghi e fiumi grazie alla creazione di dighe e condotte forzate e l’utilizzo di turbine. Grazie all’Avv. Ezio Bonanni, 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.

Che cos’è l’energia idroelettrica?

L'energia idroelettrica (conosciuta anche come energia idraulica) è una forma di energia rinnovabile e pulita che deriva dall'utilizzo dell'acqua. L’idroelettrico è una forma di energia rinnovabile ottenuta sfruttando la forza dell’acqua in movimento, proveniente per esempio da fiumi o corsi d’acqua, per generare elettricità. Provando a semplificare la definizione di energia idroelettrica, si tratta di un processo che sfrutta il potenziale energetico dei moti che si generano nell’acqua per convertirla in energia elettrica utilizzabile.

Per energia idroelettrica definizione indica una fonte energetica rinnovabile. Per quanto riguarda la produzione energia idroelettrica, l’energia cinetica prodotta dall’acqua, cioè l’energia 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.

Acqua ed energia, la storia dell’idroelettrico

L’uso dell’acqua come fonte energetica e dell’idroelettrico risale a millenni fa e riflette la creatività umana nello sfruttare le risorse naturali per generare potenza. I mulini ad acqua, utilizzati per macinare cereali o svolgere altre attività manuali, sono il primo esempio di applicazione di idroelettrico già ai tempi degli egizi. Gli antichi Romani avevano una vasta rete di acquedotti e utilizzavano la forza dell’acqua per pompare l’acqua nelle città.

Al Rinascimento risale l’invenzione di dispositivi come la ruota idraulica, che consentiva di sfruttare meglio l’energia proveniente dall’acqua. Di questo periodo sono anche i primi esperimenti con le pompe idrauliche e le turbine. La Rivoluzione Industriale del XIX secolo diede una forte accelerata alla domanda di energia. È in questo momento che vengono costruite le centrali idroelettriche, necessarie per alimentare le fabbriche e le prime reti elettriche. Una delle prime centrali idroelettriche fu costruita a Fox River, Wisconsin, nel 1882.

Nel XX secolo, l’energia idroelettrica divenne a tutti gli effetti una fonte di energia elettrica sempre più diffusa in tutto il mondo. Oggi, l’idroelettrico è una delle fonti di energia rinnovabile più utilizzate e in cui si concentrano gli investimenti di molti Paesi, soprattutto per applicare nuove tecnologie e soluzioni innovative, come le continue centrali a pompaggio, per la gestione dell’energia idroelettrica.

Come funziona una centrale idroelettrica?

Come funziona una centrale idroelettrica è presto detto: l’impianto sfrutta la forza cinetica dell’acqua in movimento o l’energia potenziale dell’acqua rialzata. Il funzionamento di una centrale idroelettrica è certamente complesso, ma i suoi principali passaggi sono:

• Cattura dell’acqua: L’acqua viene raccolta da un fiume o da un bacino idrico.
• Canalizzazione: Successivamente viene convogliata attraverso un condotto o una tubazione.
• Conversione dell’energia: L’acqua in movimento fa girare le pale di una turbina collegata a un generatore elettrico.
• Generazione elettrica: La turbina genera elettricità mentre ruota.
• Trasmissione: L’energia elettrica prodotta viene trasmessa attraverso linee elettriche per l’uso nelle case e nelle industrie.

La produzione di energia idroelettrica è considerata una forma sostenibile, poiché non produce emissioni di gas serra dirette e si basa su una risorsa naturale abbondante, l’acqua. Tuttavia, la costruzione delle centrali, ma anche delle dighe, può avere impatti ambientali e sociali significativi, che non vanno sottovalutati.

I diversi tipi di centrali idroelettriche

Uno dei principali metodi di classificazione delle centrali idroelettriche si basa sul tipo di flusso d’acqua e sulla modalità di sfruttamento dell’energia.

I principali tipi di centrali sono:

• Ad acqua fluente

Queste centrali sfruttano il flusso naturale dell’acqua per far girare le turbine. Gli impianti idroelettrici di piccola scala, noti come piccoli idroelettrici, hanno una capacità di produzione di energia elettrica che di solito va da 100 kilowatt a 1 megawatt. Gli impianti mini idroelettrici sono di dimensioni leggermente più grandi rispetto a quelli piccoli, con una capacità che va da 1 a 10 megawatt. Gli impianti micro idroelettrici sono i più piccoli tra i tre, con una capacità che di solito va da pochi kilowatt a meno di 100 kilowatt. Sono adatti per applicazioni locali, come l’alimentazione di una singola abitazione, una fattoria o un piccolo impianto industriale. Sono molto flessibili e hanno un minimo impatto ambientale.

Schema centrale idroelettrica: una centrale idroelettrica comprende vari componenti, tra cui la diga, il serbatoio o il fiume, la turbina, il generatore e il sistema di trasmissione.

• Diga: Viene costruita per accumulare acqua e creare un serbatoio o bacino idrico. La differenza di quota tra il livello dell’acqua nel serbatoio e la base delle dighe idroelettriche rappresenta la forma di energia potenziale che può essere convertita in elettricità.
• Serbatoio o bacino idrico: Agisce come una sorta di “riserva”, consentendo di accumulare una grande quantità di acqua in modo controllato. L’acqua rilasciata dal serbatoio scorre attraverso il condotto verso la turbina.
• Condotto forzato o canale: È il tubo che trasporta l’acqua dal serbatoio alla turbina, progettato per massimizzare la pressione dell’acqua e la sua velocità prima di raggiungere la turbina, il che aumenta l’efficienza del processo.
• Turbina: È un dispositivo meccanico composto da pale o palette collegate a un albero rotante. L’acqua in movimento ad alta velocità entra nella turbina idroelettrica e fa girare le pale, convertendo l’energia cinetica dell’acqua in energia meccanica.
• Generatore: La turbina è collegata all’albero di un generatore. Quando la turbina gira grazie all’acqua in movimento, gira anche l’albero del generatore, creando un campo magnetico che genera energia elettrica per il principio di induzione elettromagnetica.
• Trasformatore: Viene utilizzato per aumentare o abbassare la tensione, a seconda delle esigenze, prima che l’energia venga trasmessa lungo le linee elettriche per l’uso in abitazioni, industrie e altre applicazioni.
• Linee di trasmissione: L’energia elettrica viene inviata attraverso una rete di linee elettriche a diverse destinazioni. Queste linee trasportano l’energia dove c’è bisogno.

Energia idroelettrica: vantaggi e svantaggi

L’energia idroelettrica presenta numerosi vantaggi, tra cui l’affidabilità, la riduzione delle emissioni di gas serra e l’efficienza energetica. Tuttavia, ci sono anche svantaggi, come l’impatto ambientale causato dalla costruzione di dighe e la dipendenza dalle risorse idriche.

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.

Ci sono danni dell’ambiente nell’utilizzo delle centrali idroelettriche, connessi soprattutto ai cambiamenti ambientali e all’inquinamento. Secondo la ricerca, fronte di una maggiore richiesta di elettricità, e dunque di acqua, il livello dell’acqua negli invasi a monte delle dighe scende e questo abbassamento fa in modo che i sedimenti sul fondo si riscaldino, favorendo l’attività microbiotica che rilascia metano in atmosfera.

Energia idroelettrica in Italia

L’energia idroelettrica costituisce la principale risorsa rinnovabile in Italia, tuttavia, il parco idroelettrico del paese sta invecchiando e necessita di urgenti investimenti. Secondo una ricerca condotta da Bain&Company, ben il 70% delle centrali idroelettriche italiane ha superato i 40 anni di servizio, mettendo in luce la necessità di interventi di manutenzione e, ancor più importante, di modernizzazione delle infrastrutture.

Il rapporto stima che serviranno almeno 10 miliardi di euro per rinnovare il settore e riconfermare l’energia idroelettrica come protagonista nella transizione energetica, migliorando l’efficienza e la competitività delle infrastrutture. L’idroelettrico nel Paese deve fare anche i conti con sfide legate all’incremento della siccità, causata dai cambiamenti climatici e dall’aumento delle temperature.

Il 2023 ha registrato temperature più elevate e precipitazioni al minimo, oltre a un livello di innevamento estremamente basso. Questi cambiamenti hanno contribuito all’irregolarità crescente nei flussi d’acqua e gli effetti di questa situazione sono stati particolarmente devastanti per la produzione di energia idroelettrica, che è scesa dal 15-20% degli anni precedenti al 10%, un livello mai così basso dal 1950.

In Italia, dagli inizi del XX secolo fino al primo dopoguerra, le risorse idroelettriche hanno rappresentato la maggiore fonte di dell’energia prodotta. Il settore idroelettrico in Italia infatti ha toccato picchi di poco inferiori al 100%. Oggi l’energia idroelettrica in Italia garantisce circa il 15% del fabbisogno energetico nazionale grazie all’apporto di più di 2.000 centrali.

Le recenti politiche incentivanti connesse alle fonti di energie rinnovabili idroelettrica e le innovazioni presenti nel campo dei sistemi architettonici, hanno reso particolarmente conveniente l’energia prodotta da centrale idroelettrica in Italia. Soprattutto le centrali idroelettriche italiane di piccole dimensioni possono sfruttare acqua energia e la forza dell’acqua anche su piccole portate.

L’idroelettrico non è distribuito in modo uniforme sul territorio italiano. Nonostante il numero delle centrali idroelettriche sia aumentato tra il 2009 e il 2017, non è aumentata altrettanto la potenza complessiva generata. Un dato, questo, che si spiega con il fatto che molte delle nuove centrali realizzate nel nostro Paese sono di piccole dimensioni, questo soprattutto a partire dai primi anni 2000.

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.

L'utilizzo dell'energia idroelettrica in Italia e nel mondo

Oltre alla produzione energia idroelettrica in Italia, questo è una fonte rinnovabile utilizzata in tutto il mondo. 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.

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.

Diga delle Tre Gole, la centrale idroelettrica più grande al mondo

La Diga delle Tre Gole, conosciuta anche come la Grande Diga delle Tre Gole, è una delle opere d’ingegneria più imponenti e controverse mai realizzate. Situata sul fiume Yangtze nella Cina centrale, la diga è stata completata nel 2006 ed è riconosciuta come la centrale idroelettrica più grande al mondo. Si estende per oltre 2,3 chilometri e raggiunge un’altezza di circa 185 metri. Il suo serbatoio, il Bacino delle Tre Gole, si estende per circa 660 chilometri quadrati, creando spazio sufficiente per una riserva d’acqua enorme.

La costruzione della diga è stata controversa a causa dell’impatto ambientale. Per la creazione del bacino, infatti, vaste aree di terra sono state sommerse, causando la perdita di habitat naturali, l’abbassamento del livello delle acque sotterranee e la migrazione di migliaia di persone che vivono nella zona. Alcune preoccupazioni hanno riguardato anche la sedimentazione e l’inquinamento del fiume, nonché per la stabilità geologica dell’area.

Nonostante le legittime preoccupazioni, l’opera ha portato i vantaggi sperati al territorio: oltre alla produzione di energia elettrica, la diga ha migliorato la navigabilità del fiume, riducendo i costi di trasporto delle merci.

tag: #Idraulica

Leggi anche:

• Energia idraulica
• Energia Idroelettrica
• Approfondisci l'energia idroelettrica
• Turbine idrauliche: la guida completa
• Soluzioni prefabbricate per hotel
• Servizi idraulici a Lurate Caccivio