L’energia idroelettrica è la tipologia di energia rinnovabile più diffusa in tutto il mondo. Sfrutta la forza dell’acqua per generare elettricità e permette di ridurre le emissioni di materiale inquinante. Seppur la produzione di energia tramite centrali idroelettriche non produca sostanze inquinanti per l’atmosfera, può comunque avere conseguenze ambientali e sociali molto negative. Ad esempio, le centrali idroelettriche possono distruggere gli habitat di molte specie animali e vegetali o provocare l’allontanamento della popolazione locale.
D’altra parte queste centrali permettono di produrre energia in tempi veloci e ad un costo irrisorio, in quanto la materia prima e cioè l’acqua è praticamente gratuita. Vediamo quindi i pro e i contro dell’energia idroelettrica e come funziona.
Indice
Energia idroelettrica: cos’è
L’energia idroelettrica è stata una delle prime soluzioni che l’uomo ha ideato per produrre energia. Il sistema che permette di produrre energia idroelettrica infatti richiede poche risorse per poter funzionare. Nel processo l’acqua viene bloccata da una diga, che permette quindi di utilizzare quella riserva d’acqua quando serve. Da qui, poi, l’acqua viene reindirizzata verso una turbina che in questo modo si aziona e crea energia, che si accumula nel generatore. L’acqua, attraversata la turbina, scivola via nuovamente e torna al fiume. In aggiunta è importante considerare che l’acqua al termine del processo è riutilizzabile e perfettamente pulita.
L’energia idroelettrica è quindi un’energia rinnovabile che trasforma in elettricità il movimento di grandi masse d’acqua. L’energia gravitazionale di queste grandi masse si trasforma in energia cinetica, attraverso la caduta da grandi altezze oppure per la forza stessa del corso d’acqua. Per aumentare questo potenziale vengono realizzati nel corso dei fiumi delle dighe, dei bacini artificiali e delle condotte forzate. L’energia cinetica ottenuta si trasforma poi, mediante un complesso sistema di turbine e alternatori, in energia elettrica.
Come funziona l’energia idroelettrica
L’energia idroelettrica sfrutta la forza dell’acqua e la sua massa per creare energia cinetica. Ogni tipo di corso d’acqua, fiume o lago, viene indirizzato verso condotti e dighe dove si verificano notevoli cadute che provocano lo sprigionarsi di energia. La pressione e l’energia cinetica di queste enormi masse d’acqua provocano il movimento di turbine che danno il via ad un processo che porta alla produzione di energia elettrica.
Di norma, non si utilizzano però corsi d’acqua liberi poiché non produrrebbero abbastanza spostamento e quindi energia. Le centrali idroelettriche infatti, generalmente, utilizzano le dighe per far cadere l’acqua in una condotta forzata, che viene poi incanalata in una turbina. L’energia così prodotta è condotta in un alternatore e in un trasmettitore ed è pronta per essere utilizzata.
L’energia idroelettrica può essere generata però anche senza l’utilizzo di una diga. Questo processo che permette di aumentare il volume e la velocità del corso d’acqua senza l’utilizzo di una diga è noto con il nome di “produzione ad acqua fluente”. Questo metodo però non permette di fermare il flusso d’acqua, ma è vincolato ad esso. A differenza del bacino di raccolta che permette, invece, di controllare il flusso d’acqua e generare quindi l’energia quando necessario. Controllare la quantità e il momento in cui generare energia elettrica è sicuramente una strategia più efficiente.
Tipi di centrali idroelettriche
Le centrali idroelettriche si differenziano per la tipologia di impianto che utilizzano per la produzione di energia e sono:
- Le centrali idroelettriche ad acqua fluente che sfruttano la portata naturale del fiume. L’acqua non è condotta quindi in maniera forzata, ma segue il normale corso del fiume e attraverso questo viene spinta contro le turbine che ruotando trasformando il moto in energia elettrica.
- Le centrali a bacino dove viene invece creato una sorta di lago artificiale e l’acqua non scorre quindi naturalmente, ma attraverso delle condotte forzate
- Le centrali con impianto di accumulazione che sono simili alle centrali a bacino, ma queste permettono di accumulare l’energia per le ore di maggior richiesta. Questo tipo di centrali possono essere costruite anche in piccola scala e permettono una fornitura di energia molto conveniente.
Le turbine utilizzate nelle centrali idroelettriche
Vengono utilizzate varie tipologie di turbine a seconda della specifica centrale idroelettrica e delle sue caratteristiche. Variano, ad esempio, in considerazione della distanza verticale tra la diga superiore e la turbina o della portata d’acqua che si desidera far scorrere verso la turbina.
Le turbine possono variare il numero delle pale o modificare il passo delle pale, cioè la distanza tra di esse. Tali modifiche ovviamente comportano un mutamento di prestazioni, a seconda della propria volontà. In base alla loro forma le turbine possono anche modificare il movimento del flusso d’acqua.
Vengono utilizzate quindi varie tipologie di turbine per adattarsi alle caratteristiche della specifica centrale idroelettrica e dagli obiettivi energetici della stessa.
Vantaggi dell’energia idroelettrica
L’energia idroelettrica rappresenta una tipologia di energia a basso impatto ambientale e rinnovabile, in quanto fino a quando si avrà a disposizione dell’acqua sarà possibile sfruttarla. Inoltre, superati i costi di realizzazione degli impianti e delle dighe non vi sono ulteriori costi da affrontare, poiché neve e pioggia garantiscono una disponibilità pressoché infinita di materia prima. Allo stesso tempo, la centrale idroelettrica riesce in poco tempo a creare molta energia.
Una fonte quindi sostenibile, economica e non inquinante di energia elettrica che può divenire un fondamentale alleato nella lotta ai combustibili fossili che rischiano di procurare danni all’ambiente e peggiorare la situazione nota come riscaldamento globale. Anche i cosiddetti mini impianti o addirittura micro impianti possono rappresentare per le comunità locali una risorsa preziosa.
L’energia idroelettrica e le energie rinnovabili in generale rappresentano l’elemento fondamentale per ridurre le emissioni di gas tossici nell’atmosfera e per contrastare i cambiamenti climatici. Tra le innumerevoli fonti di energie rinnovabili, come l’energia solare, eolica o termica, quella più produttiva è l’energia idroelettrica. Nonostante infatti si continuino a sviluppare impianti eolici e fotovoltaici sempre più performanti, grazie al progresso tecnologico, gli impianti idroelettrici rimangono una fonte costante e facile da realizzare di energia pulita e sicura.
Svantaggi dell’energia idroelettrica
Costruire le enormi dighe delle centrali idroelettriche modifica irrimediabilmente i grandi fiumi. Ad oggi molti dei più grandi fiumi presenti sul pianeta sono stati modificati per questa ragione. Inoltre, gli habitat naturali spesso vengono distrutti per far spazio a queste centrali e gli animali, costretti a spostarsi, rischiano la vita.
Le dighe e le centrali deturpano i paesaggi e causano disboscamento e cementificazione di aree di montagna, di norma ricche di vegetazione, spesso vengono anche definiti “eco mostri”. Allo stesso modo gli abitanti dei dintorni sono costretti a trasferirsi, eliminando così a volte anche culture tipiche di un determinato luogo. Nonostante gli aiuti economici che di norma il governo concede alle persone che vengono costrette ad allontanarsi questo non cambia l’enorme disagio che una situazione del genere provoca nella popolazione del luogo. Anche il rumore della centrale idroelettrica è un altro fattore che può provocare allontanamento della popolazione o delle specie del luogo.
Altro svantaggio dell’energia idroelettrica è che, seppur l’acqua sia potenzialmente inesauribile, questa è soggetta agli agenti atmosferici. Se un determinato luogo è colpito da siccità persistente, la disponibilità d’acqua sarà sicuramente inferiore e la capacità della centrale idroelettrica ne risentirà fortemente. In più, per quanto le centrali idroelettriche rappresentino un’energia rinnovabile, la costruzione degli impianti inizialmente provoca grandi emissioni di anidride carbonica. Gli studi hanno dimostrato come queste emissioni siano maggiori negli impianti idroelettrici che in quelli solari, nucleari e eolici.
Ma sebbene vi siano degli svantaggi, i benefici di una centrale idroelettrica sono enormi e col passare degli anni le tecnologie hanno permesso di creare centrali sempre più performanti e meno dannose.
L’energia idroelettrica in Italia
Secondo i dati raccolti dal GSE alla fine del 2021, l’Italia ha una capacità totale installata per l’energia idroelettrica pari a 19,72 gigawatt, rappresentando così circa un terzo della capacità nazionale derivante da fonti green. Rispetto al 2008, quando la capacità era di 17,6 gigawatt, si è registrato un aumento medio annuo di poco più di 0,1 gigawatt.
In termini di produzione energetica, sempre alla fine del 2021, l’energia idroelettrica ha generato quasi 45,39 terawattora all’anno, corrispondenti a poco più del 14% del consumo energetico nazionale e al 39% della produzione totale da fonti rinnovabili.
Le fluttuazioni annuali nella produzione di energia sono influenzate sia da fattori meteorologici che dalle nuove installazioni o dalla dismissione di grandi impianti. Ad esempio, nel 2017, un anno particolarmente sfavorevole per l’energia idroelettrica, la produzione è stata di soli 36,2 terawattora, aumentando poi del 35% l’anno successivo. La distribuzione geografica dell’energia prodotta è piuttosto uniforme: circa il 76% proviene dalle regioni settentrionali, mentre la restante quota è equamente distribuita tra il centro e il sud del Paese.
