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. L’energia generata dalla forza dell’acqua viene poi trasformata in energia elettrica all’interno delle centrali idroelettriche, dove l’acqua passa in una serie tubi e raggiunge delle turbine collegate a un generatore.

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. 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.
Vediamo ora nel dettaglio come funziona, quali sono i vantaggi e gli svantaggi oltre che l'uso che se ne fa in Italia e nel resto del mondo.

Come si produce l'energia idroelettrica?

L'energia idroelettrica si ricava dall'energia di fiumi e laghi sfruttando dei "salti", cioè delle differenze di quota tra il livello iniziale del bacino (o del corso d'acqua) e quello delle turbine.

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. L'acqua, a questo punto, esce dalla centrale e ritorna nel fiume, dove potrà passare attraverso ad un'altra diga oppure continuare il suo corso come semplice fiume.

schema energia idroelettrica
in foto: Illustrazione schematica del funzionamento di una centrale idroelettrica (credit: Tennessee Valley Authority).

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. Questo permette una maggior elasticità nel soddisfare le esigenze energetiche dell'area in ogni momento dell'anno.

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.

diga fluente

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. Conviene particolarmente, poi, ai Paesi che non sono energeticamente indipendenti o poveri di risorse fossili.

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. Un esempio impressionante è la Diga delle Tre Gole cinese, che rappresenta una di circa 50mila sul fiume Yangtze (Yang et al., 2010).

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'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 potevamo irrigare i campi e bonificare le paludi. Dalla seconda metà dell’Ottocento in poi, la ruota idraulica fu progressivamente migliorata e diventò una turbina, con cui si aprirono le prime centrali.

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.

Bibliografia

Yang, S. L., et al. "50,000 dams later: erosion of the Yangtze River and its delta." Global and Planetary Change 75.1-2 (2011): 14-20.

Articolo a cura di
Redazione