Come funziona l’energia idroelettrica

Ti stai chiedendo come funziona l’energia idroelettrica? In breve posso dirti che l’acqua viene convogliata alla turbina, grazie alle condotte forzate. Viene generata energia meccanica, convertita in energia elettrica e immessa  poi nella rete.  Approfondiremo l’argomento nel corso dell’articolo,  spiegando tutto quello che è necessario per comprendere al 100% l’energia idroelettrica.

L’energia idroelettrica è tra le più antiche fonti di energia. Oltre a essere rinnovabile, infatti, già nell’antichità, l’uomo modifico i corsi d’acqua per agevolare l’agricoltura e presto si rese conto che il moto continuo dell’acqua poteva essere un prezioso aiuto da sfruttare anche in tanti altri ambiti.

Come si produce l’energia idroelettrica

Le centrali idroelettriche sono opere d‘ingegneria idraulica di alto livello, grazie a secoli di utilizzo e di miglioramenti. La produzione di energia elettrica avviene sfruttando l’energia cinetica di masse d’acqua. Legata appunto al movimento delle acque,  l’energia cinetica generata dalla loro forza, viene poi trasformata in energia elettrica all’interno delle centrali idroelettriche dove l’acqua passa in una serie di tubi e raggiunge le turbine. A questo punto si trasforma l’energia meccanica prodotta, in energia elettrica, grazie al trasformatore.

Dall’ infografica si evince il percorso predisposto per l’acqua, in modo da ottimizzare al meglio la produzione di elettricità.

Le centrali idroelettriche possono essere facilmente attivate e/o disattivate con l’immediata apertura delle saracinesche idrauliche. Questo offre la possibilità di coprire facilmente dei picchi di richiesta che altri tipi di centrale invece non possono coprire, visto le lungaggini nell’accensione.

Energia idroelettrica in Italia

In 35 paesi nel mondo, l’energia idroelettrica costituisce oltre il 50% dell’elettricità prodotta. Di questi, circa 28 sono economie in via di sviluppo. Nelle economie avanzate, invece, a causa della crescita degli impieghi di gas naturale e delle altre fonti rinnovabili, la quota dell’idroelettrico nella copertura del fabbisogno elettrico nazionale è scesa, pur mantenendo un’importanza fondamentale per il funzionamento del sistema.

Storicamente, nel nostro Paese, l’acqua è sempre stata la base fondamentale per lo sviluppo del sistema economico e del sistema elettrico.  Oggi, in Italia, è il mini-idroelettrico a  rappresentare la fascia più dinamica, grazie al ridotto impatto ambientale e al recente sviluppo di tecnologie, che sono in grado di sfruttare, in modo efficiente, piccoli salti e portate molto ridotte. Ma sono, tuttavia, gli impianti di medio-grande taglia a costituire la parte preminente del comparto: le installazioni superiori ai 30 MW.

La produzione di energia idroelettrica, tramite le centrali idroelettriche, ha dei costi piuttosto contenuti, riguardo le spese di manutenzione e il  funzionamento delle centrali stesse. Le quali sono particolarmente vantaggiose ed economiche, ma soprattutto hanno un impatto ambientale relativo, se ben progettate e specie se paragonate a quelle degli impianti nucleari o a carbone.

L’investimento economico per la costruzione di un impianto idroelettrico è abbastanza oneroso ma viene ripagato, nel medio e lungo termine, dalla continua disponibilità di materia prima gratuita.

Fino alla fine degli  anni Sessanta, ci fu una notevole crescita sia per numero di centrali costruite, sia per quantità di energia prodotta. Ma, dal disastro del Vajont [1963], gli aumenti di produzione furono modesti e negli ultimi anni, nonostante l’esigenza di trovare fonti di energia pulite e alternative ai combustibili fossili, non c’è stata una crescita rilevante.

In termini di energia prodotta, nel 2021, le rinnovabili hanno raggiunto il 44,6% dell’intera produzione nazionale, cosi suddivise:

– 40%  energia idroelettrica;

– 17,8% energia eolica;

– 21,7% per il fotovoltaico;

– 15,7% le bioenergie;

–  4,8% energia geotermica.

Capite quanto è importante studiare  e progettare nuovi impianti ad hoc? È fondamentale per portare avanti la transizione ecologica.

Oggi più di ieri, è importante valorizzare questa forma di produzione di energia a zero impatto ambientale.

Energia idroelettrica rinnovabile o non rinnovabile

L’energia idroelettrica è l’energia rinnovabile per eccellenza. Come detto in precedenza, è prodotta sfruttando il movimento dell’acqua di laghi e fiumi, grazie all’ingegneria idraulica. Tra le energie rinnovabili, l’acqua è una fonte rilevante e che ha origini antiche. Ovviamente, in fase di progettazione, bisogna tenere conto dell’impatto ambientale, perché deviare un corso d’acqua può portare enormi danni all’ecosistema circostante.

Un vantaggio dell’energia idroelettrica è sicuramente gli alti livelli di efficienza nei processi di conversione energetica. Questo consente di ridurre i costi della produzione dell’energia, essendo una tecnologia ad alta intensità di capitale ma con spese operative di mantenimento minime.

Altro vantaggio non da poco, è la programmabilità, ossia la possibilità di calcolare anticipatamente la produzione di energia in un dato momento. Calcolo non realizzabile con altri fonti rinnovabili come ad esempio l’eolico o il fotovoltaico, essendo dipendenti dal sole e dal vento.
Valore aggiunto strategico dell’energia idroelettrica è la bassa intensità emissiva nel ciclo di vita. Si stima che contribuisca a evitare annualmente più di 180 milioni di tonnellate di emissioni di CO2 annue.

Come accennavo prima, indubbiamente ci sono anche degli svantaggi. Infatti, costruire enormi dighe per le centrali idroelettriche, modifica irrimediabilmente il territorio, dovendo cambiare il percorso dei grandi fiumi. A oggi, la maggior parte dei percorsi dei più grandi fiumi presenti sul pianeta sono stati modificati per questa ragione.

Sono pochi i fiumi lasciati “liberi” e gli habitat naturali spesso vengono distrutti per far spazio a queste centrali. E gli animali, perdendo il loro habitat, rischiano la vita, per mancanza di cibo e altre problematiche legate alle centrali e alla loro costruzione.

Le dighe e le centrali deturpano i paesaggi e causano la perdita di flora e fauna, danneggiando la biodiversità di questi luoghi. Altro enorme danno è la cementificazione di aree di montagna, di norma ricche di vegetazione; allo stesso modo, gli abitanti dei dintorni sono costretti a trasferirsi, eliminando così anche culture tipiche di un determinato luogo.

Nonostante gli aiuti economici, che di norma i governi concedono alle persone che vengono costrette ad allontanarsi, questo non cancella l’enorme disagio che una situazione del genere provoca nella popolazione del luogo, che perde contatto con i posti di origine, esattamente come piante e animali.

Il rumore della centrale idroelettrica, ossia l’inquinamento acustico, è un fattore che può provocare l’allontanamento della popolazione o delle specie del luogo. Questi i motivi per cui insisto nel dire che la progettazione e lo studio dell’ecosistema circostante è fondamentale prima di dedicarsi alla costruzione.

Uno svantaggio dell’energia idroelettrica è la soggettività 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.

Pensate all’inverno passato e alla siccità che ha colpito un po’ ovunque in Europa: le montagne sono spoglie, i torrenti ridotti a rigagnoli, il livello dei laghi talmente basso che le centrali idroelettriche non riescono a pescare una quantità di acqua sufficiente a far girare le turbine.

Fortunatamente il genere umano può contare sull’intelligenza. Con un doveroso studio e una progettazione attenta, questi svantaggi sono del tutto arginabili, azzerandoli quasi totalmente. Oggigiorno, è facilmente calcolabile la necessità idrica di un dato ecosistema e, avendo la capacità di progettare impianti di energia idroelettrica eco friendly, si potrebbe evitare di costruire mostri di cemento e di eliminare interi ecosistemi.

L’energia idroelettrica è ancora la migliore opzione rinnovabile, a bassa emissione di CO2, durante la costruzione. Da non sottovalutare i 180 milioni di tonnellate di emissioni di CO2 annue che evita, durante l’intero ciclo di vita.

Spero di aver soddisfatto la tua curiosità sull’energia idroelettrica e su come viene prodotta. Nel caso ci sia qualche domanda o qualche dubbio che vuoi espormi in merito, sarò felice di rispondere.