Energia Idroelettrica: Cos'è e Come Funziona
L’energia idroelettrica rappresenta una delle fonti principali di energia rinnovabile, basata sull’utilizzo delle risorse idriche e del loro movimento. È definita come una fonte energetica rinnovabile che sfrutta il movimento dell’acqua per generare elettricità. È considerata una delle rinnovabili classiche o convenzionali, in contrasto con le fonti alternative come l‘energia oceanica. Infatti, è usata dall’uomo sin dall’antichità sotto forma di mulini ad acqua.
I Greci e i Romani utilizzavano questa forma di energia nei loro mulini ad acqua. Nel basso Medioevo, si diffuse l’uso delle ruote idrauliche, mulini senza pale capaci di ruotare grazie alla forza dell’acqua, utilizzati per l’irrigazione e la bonifica di zone paludose.
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 quanto riguarda la produzione energia idroelettrica, 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.
Una centrale idroelettrica comprende un’opera di sbarramento, solitamente una diga, che intercetta il corso d'acqua per realizzare un serbatoio o un bacino idroelettrico. L’acqua viene convogliata attraverso un canale verso le turbine idrauliche, che ruotando generano energia meccanica, convertita poi in energia elettrica dal generatore elettrico rotante. L'acqua mette in azione le turbine, generando energia meccanica, e ne esce finendo in un canale di scarico, attraverso il quale viene restituita al corso d’acqua.
L’energia cinetica dell’acqua viene convertita in elettricità attraverso un sistema composto da alternatori e turbine nelle centrali idroelettriche. L’acqua dei fiumi o dei laghi viene convogliata verso le turbine attraverso dighe e condotte forzate, aumentando la sua energia potenziale.
Esistono vari tipi di centrali idroelettriche, tra cui:
- Centrali a salto: sfruttano grandi altezze di caduta e sono caratterizzate da un bacino idrico più o meno grande. 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: non si utilizzano 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.
- Centrali a pompaggio o ad accumulo: usano due serbatoi d'acqua posti a quote differenti, uno a monte e l’altro a valle.
Impianto idroelettrico domestico
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
L’energia idroelettrica comporta come energia rinnovabile vantaggi e svantaggi. Come energia inesauribile, rigenerabile ed a basso impatto ambientale, ha indubbiamente dei vantaggi. Si ha con acqua energia rinnovabile. 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'uso dell’energia idroelettrica implica una serie di vantaggi: innanzi tutto, rappresenta una delle forme più pulite di approvvigionamento energetico, a impatto zero sull’ambiente, che utilizza una risorsa potenzialmente rinnovabile all’infinito in quanto le precipitazioni assicurano la disponibilità e la gratuità della risorsa acqua.
Non mancano quindi gli svantaggi energie rinnovabili. Ci sono danni dell’ambiente nell’utilizzo delle centrali idroelettriche, connessi soprattutto ai cambiamenti ambientali e all’inquinamento. 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.
Inoltre, 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.
Le dighe possono impedire anche la migrazione delle specie, determinando la frammentazione, l’isolamento e la definitiva scomparsa in particolare di alcune popolazioni acqua dolce. Inoltre le centrali possono perturbare le dinamiche di sedimentazione, causando un accumulo di sedimenti per via della ridotta capacità di trasporto. Altri potenziali effetti negativi sono le variazioni dello stato chimico e della temperatura dell’acqua, il ferimento o intrappolamento di animali e l’alterazione dei cicli di vita di alcune specie. Potenzialmente questo tipo di impianto può quindi causare una perdita di biodiversità.
L'utilizzo dell'energia idroelettrica in Italia e nel mondo
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. La produzione italiana si attesta sui 45 miliardi di kW annuali. 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.
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 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.
Come rileva il gestore servizi energetici (Gse), l’idroelettrico è la principale fonte di energia rinnovabile in Italia: nel 2021 ha infatti raggiunto il 39% della produzione complessiva. Lo stesso vale anche a livello globale: per produzione di elettricità, evidenzia l’agenzia internazionale dell’energia (Iea), l’idroelettrico da solo vale più di tutte le altre fonti rinnovabili insieme.
All’ultimo aggiornamento, gli impianti nel nostro paese sono quasi 5mila e la maggior parte di trova nel nord del paese. Infatti l’idroelettrico ha capacità maggiori in territori caratterizzati da forti dislivelli, perché questi favoriscono il movimento dell’acqua. Dei 4.852 impianti presenti in Italia, quasi 4mila sono localizzati al nord. Il Piemonte è primo per numero di impianti idroelettrici: 1.087, pari a oltre un quinto del totale. Seguono Trentino Alto Adige e Lombardia con rispettivamente 890 e 748 strutture.
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.
| Regione | Numero di impianti |
|---|---|
| Piemonte | 1.087 |
| Trentino Alto Adige | 890 |
| Lombardia | 748 |
In conclusione, l’energia idroelettrica offre una fonte di energia rinnovabile e a basso impatto ambientale, ma presenta anche sfide ambientali da considerare.
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