Energia idroelettrica, la prima fonte rinnovabile nella storia

L’acqua costituisce una delle più antiche fonti di energia utilizzate dall’uomo. Si tratta di un bene primario in quanto è fondamentale per vivere. Ma sta anche alla base di una delle tipologie di rinnovabili più diffuse: l’energia idroelettrica. Questa dfrutta la forza dell’acqua per generare elettricità e permette di ridurre le emissioni di materiale inquinante.

Stando ai dati del report 2019 dell’International Renewable Energy Agency (IRENA), la potenza totale che gli impianti idroelettrici ricoprono nel mondo è pari a 1.172 GW, pari a circa il 50% del totale delle fonti rinnovabili.

Tra le varie fonti rinnovabili assieme all’energia solare, quella idroelettrica è sicuramente quella a maggiore rendimento e diffusione, ma legata alle condizioni ambientali e meteorologiche.

Inoltre, è una tecnologia vecchia, anche se la continua innovazione ha reso sempre più efficienti gli impianti idroelettrici. Le attuali tecnologie permettono di trasformare in elettricità ben il 90% circa dell’energia dell’acqua.

A questo grande risultato vanno aggiunti l’elevata efficienza, la produzione di energia in tempi brevi, il basso impatto ambientale ed il costo irrisorio.

Andiamo quindi a scoprire più da vicino come funziona l’energia idroelettrica e quali sono i suoi pro e i contro.

Energia idroelettrica: cosa si intende

L’energia idroelettrica è stata una delle prime soluzioni che l’uomo ha ideato per produrre energia. Anche chiamata ‘energia idraulica’, è una forma di energia rinnovabile e pulita che trae origine dall’acqua.

Sfrutta infatti grandi masse d’acqua movimentate dalla gravità o convogliate in dighe, chiuse, canali e ponti, trasformandole in energia.

L’acqua, in caduta o in movimento, produce energia cinetica. Questa, a sua volta, viene trasformata in energia elettrica grazie ad appositi impianti, muniti di turbine e alternatore.

Energia idroelettrica: storia

L’energia idroelettrica ha origini antichissime. I Greci e i Romani furono i primi ad utilizzare l’energia dell’acqua tramite l’azionamento meccanico dei mulini. Fu poi in epoca medioevale che gli Arabi fecero la scoperta della ruota idraulica: un mulino privo di pale utilizzato per l’irrigazione dei campi e la bonifica delle zone paludose.

A fine 1800, in Europa, la realizzazione di una turbina motrice rappresentò un grande passo avanti nel progresso tecnico finalizzato allo sfruttamento della forza dell’acqua in movimento al fine di produrre elettricità.

La costruzione della prima centrale idroelettrica risale al 1879, nei pressi delle cascate del Niagara.

Questo tipo di energia si impone in maniera importante in Italia nel corso del 900. Fin dal primo dopoguerra, infatti, la maggioranza dell’energia totale prodotta nel Paese, viene ricavata dalle centrali idroelettriche.

Energia idroelettrica: come funziona

L’energia idrica sfrutta la forza dell’acqua e la sua massa per creare energia cinetica. Un qualsiasi genere di corso d’acqua, fiume o lago, viene indirizzato verso dighe e condotti dove si verificano cadute notevoli che provocano lo sprigionarsi di energia.

L’energia cinetica prodotta da queste enormi masse d’acqua aziona delle turbine che danno inizio al processo che porta alla produzione finale di energia elettrica.

In genere, non vengono utilizzati corsi d’acqua liberi poiché non potrebbero produrre sufficiente spostamento e quindi energia.

Tuttavia, può essere generata anche senza l’utilizzo di una diga. Tale processo prende il nome di “produzione ad acqua fluente”. A differenza del bacino di raccolta, che consente di controllare il flusso d’acqua e generare quindi l’energia quando necessario, in questo caso non vi è la possibilità di fermare il flusso d’acqua, ma si è vincolati ad esso.

Poter controllare sia la quantità che il momento in cui generare energia elettrica è una strategia di gran lunga più efficiente.

Come funzionano le centrali idroelettriche?

A monte vi è un bacino naturale oppure un bacino costruito artificialmente con una diga che crea uno sbarramento ed impedisce al flusso d’acqua di scendere a valle.

Mediante condutture forzate, l’acqua viene convogliata ad altissima velocità a valle, dove si trova un impianto contenente le turbine idroelettriche ed un alternatore. È proprio qui che l‘energia cinetica, generata dalla rotazione delle turbine, viene trasformata in energia elettrica dall’alternatore.

Tipi di centrali idroelettriche

Esistono diverse tipologie di centrali idroelettriche che si distinguono per la tipologia di impianto che utilizzano per produrre energia. Vediamole qui di seguito:

• ad acqua fluente: sfruttano la portata naturale del fiume, pertanto l’acqua non è condotta in maniera forzata
• a bacino: è stato creato una sorta di lago artificiale, l’acqua non scorre in maniera naturale ma attraverso condotte forzate
• con impianto di accumulazione: simili alle centrali a bacino, consentono di accumulare l’energia per le ore di maggior richiesta

Tipologie di turbine

Anche le turbine variano. A seconda della specifica centrale idroelettrica e delle sue caratteristiche, si utilizzano infatti differenti tipi di turbine.

Le turbine possono variare il numero delle pale o modificare la distanza tra le stesse. Da tali modifiche consegue, ovviamente, un mutamento di prestazioni. In base alla loro forma, le turbine possono anche modificare il movimento del flusso d’acqua.

I parametri da cui dipende la scelta di un tipo di turbina o meno sono, ad esempio, la distanza verticale tra la diga superiore e la turbina, oppure la portata d’acqua che si desidera far scorrere verso la turbina.

Energia idroelettrica: vantaggi e svantaggi

L’energia idroelettrica è l’energia del futuro. Rappresenta infatti una delle forme più pulite di approvvigionamento energetico, con un tasso di rinnovabilità potenzialmente infinito, in quanto le precipitazioni assicurano la disponibilità e la gratuità della materia prima. Significativo è inoltre il contenimento dei costi.

Vantaggi dell’energia idroelettrica

Riassumiamo qui di seguito, in maniera schematica, tutti i vantaggi di questa forma energetica:

• è rinnovabile
• è potenzialmente infinita
• ha un basso impatto ambientale
• ha costi irrisori (escludendo i costi iniziali necessari per la costruzione di impianto e diga)

Svantaggi dell’energia idroelettrica

Nonostante la produzione di energia tramite centrali idroelettriche non produca sostanze inquinanti, può comunque avere conseguenze ambientali e sociali piuttosto negative. Vediamole più nel dettaglio:

• distruzione degli habitat di molte specie animali e vegetali
• allontanamento della popolazione locale costretta a trasferirsi altrove
• modifica irrimediabile di grandi fiumi
• deturpazione dei paesaggi
• disboscamento e cementificazione di aree di montagna, in genere ricche di vegetazione
• rumorosità
• stretta dipendenza agli agenti atmosferici (durante un periodo di siccità persistente, la disponibilità d’acqua risulterà inferiore, e la capacità della centrale idroelettrica ne risentirà fortemente)
• necessità di grandi impianti la cui costruzione produce grandi emissioni di anidride carbonica (studi hanno dimostrato che questo tipo di emissioni sono maggiori negli impianti idroelettrici rispetto a quelli solari, nucleari ed eolici)
• elevato investimento iniziale per la costruzione di un impianto idroelettrico

Nonostante questo, i benefici di una centrale idroelettrica restano comunque enormi. Ed inoltre, col passare degli anni, le tecnologie hanno permesso di creare impianti sempre più performanti e meno dannosi.

L’energia idroelettrica è pulita?

Il suo processo produttivo è di fatto innocuo per l’ambiente in termini di inquinamento, anche se la creazione di laghi e bacini artificiali può comportare gravi scoinvolgimenti negli habitat naturali.

Per esempio, in Egitto la creazione della diga di Assuan ha stravolto il corso del Nilo, creando un enorme lago e cambiando il ritmo delle piene periodiche. Ed in Unione Sovietica con la diga di Uljanovsk ha prosciugato il fiume. In tempi più recenti in Cina la diga delle Tre Gole ha stravolto il fiume Giallo, rendendolo inospitale a diverse specie che vi avevano sempre vissuto.

Addirittura, in caso di incuria o errori di progettazione, possono capitare gravi disastri come la frana del Vajont.

Le prospettive per l’energia idroelettrica

Al di là di questi episodi, l’utilizzo di energia idroelettrica non comporta particolari problemi per l’uomo, se non il fatto che quasi tutte le fonti esistenti sono già state quasi interamente sfruttate.

Quindi, è decisamente poco probabile un sensibile incremento della produzione oltre le quote attuali.

Energia idroelettrica Italia

In Italia è molto diffusa la produzione di energia idroelettrica. Superando i settori del fotovoltaico, dell’eolico e le biomasse, costituisce la forma di energia rinnovabile più utilizzata.

Grazie anche ai numerosi incentivi che hanno favorito la produzione di energia da fonti rinnovabili, da questo punto di vista l’Italia ha raggiunto gli altri paesi in Europa posizionandosi addirittura tra le prime posizioni per quanto riguarda proprio la produzione di energia idroelettrica.

In Italia sono attive infatti migliaia di centrali idroelettriche. Concentrata in Lombardia, Piemonte e Trentino, permettono di ottenere una produzione di energia idroelettrica compresa tra 35.000 e 50.000 GWh annui.

Energia idroelettrica nel Mondo

A capo della classifica dei maggiori produttori mondiali di energia idroelettrica troviamo l’Asia.

Ma non da meno sono alcuni Paesi europei quali Austria, Svizzera, Islanda e Svezia, dove l’energia idroelettrica rappresenta la principale fonte energetica. In Norvegia, addirittura, il 99% dell’energia prodotta è idroelettrica.

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Ultimo aggiornamento il 16 Marzo 2024 da Rossella Vignoli