Energia Idroelettrica Spiegata ai Bambini
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. 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.
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. Come fonte di energia è molto antica e molto utilizzata: rappresenta la prima fonte di energia rinnovabile in assoluto.
Come si produce l'energia idroelettrica?
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. Per energia idroelettrica definizione indica una fonte energetica rinnovabile. L’energia cinetica prodotta dall’acqua viene trasformata in elettricità attraverso un sistema di alternatori e turbine che costituiscono le cosiddette centrali idriche.
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.
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. 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.
Una turbina ad acqua è un motore rotativo che ricava energia dall'acqua in movimento. Le turbine ad acqua sono state sviluppate nel XIX secolo e sono state ampiamente utilizzate per la produzione di energia industriale prima delle reti elettriche.
Come riportato nell'illustrazione sottostante, 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.
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.
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? Infatti esistono centrale idroelettrica vantaggi e svantaggi. Vediamo qui di seguito tutti i vantaggi centrale idroelettrica nel dettaglio. L’energia idroelettrica è rinnovabile e relativamente green: i suoi vantaggi in termini di contrasto al riscaldamento globale e all’inquinamento sono enormi.
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. 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. Gli svantaggi delle centrali idroelettriche sono rappresentati soprattutto dai danni all’ambiente e al paesaggio. 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.
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.
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. Dopo la costruzione della diga si scoprì infatti che i versanti avevano caratteristiche morfologiche (incoerenza e fragilità) tali da non renderli adatti ad essere lambiti da un serbatoio idroelettrico.
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.
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 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.
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