In tanti paesi l‘idroelettrico rappresenta di gran lunga la prima tra le fonti di energia rinnovabile. Si pensi per esempio all’Italia: qui gli impianti idroelettrici producono il 17,6% dell’energia complessiva prodotta a livello nazionale, di contro all’8,9% prodotto con il fotovoltaico. Ma come funziona un impianto idroelettrico, e come viene prodotta l’elettricità a partire dal movimento dell’acqua?
Energia idroelettrica: come funziona?
La creazione di energia idroelettrica ha luogo in apposite centrali. Tutto parte tipicamente dallo sbarramento di un corso d’acqua, il quale può essere fatto anche a una certa distanza dall’impianto idroelettrico vero e proprio. Si può parlare quindi di una diga lungo un fiume, oppure di una traversa. Questa opera di sbarramento in ogni caso intercetta il flusso d’acqua, andando a creare un invaso in cui quest’ultima si raccoglie. Il risultato può essere la creazione di un bacino artificiale oppure il riempimento di un grande serbatoio. Questa riserva d’acqua è connessa a delle vasche di carico, attraverso canali, gallerie di derivazione e via e dicendo. Dalle suddette vasche un flusso controllato d’acqua viene indirizzato verso le turbine idroelettriche, dove viene avviato l’iter di trasformazione tra energia meccanica ed energia elettrica. Più nello specifico, l’acqua viene trasferita dal bacino artificiale alle turbine passando per delle condotte forzate realizzate appositamente per aumentare al massimo grado la forza idraulica con cui il flusso incontra le turbine.
La rotazione delle turbine, le cui pale sono disegnate appositamente per sfruttare tutta l’energia dell’acqua, mette in azione un perno centrale, collegato a un alternatore, ovvero a un generatore elettrico rotante capace di trasformare l’energia meccanica in energia elettrica. A questo punto non resta che far passare l’elettricità così ottenuta attraverso un trasformatore, il cui compito è quello di elevare la tensione e abbassare l’intensità, per poter immettere l’energia nelle linee di trasmissione della rete collegata all’impianto. Una volta arrivata a destinazione, l’energia passa nuovamente in un trasformatore, per abbassare il livello di tensione e alzare l’intensità di corrente, in modo da poter essere impiegata per alimentare dispositivi a livello industriale o domestico.
Va evidenziato il fatto che l’acqua, una volta superate le turbine, ha esaurito il suo compito: attraverso i canali di scarico viene quindi reimmessa a valle della diga, all’interno del corso d’acqua che ne deriva.
Diverse tipologie di centrali idroelettriche
Scoperto come funziona la creazione di energia idroelettrica, può essere interessante sottolineare il fatto che esistono diverse tipologie di centrali. Si parla infatti di centrali a bacino, di centrali ad acqua fluente e infine di centrali ad accumulazione.
Nel primo caso tutto parte da un serbatoio posto a monte, il quale può essere rappresentato sia da un lago artificiale realizzato con una diga, sia da un lago naturale. L’acqua viene convogliata nelle condotte e quindi indirizzata verso le turbine idrauliche, come visto sopra.
Nel caso delle centrali ad acqua fluente non vi è nessun vero e proprio bacino. Molto semplicemente la centrale va a sfruttare la naturale portata del corso d’acqua, senza quindi la creazione di condotte forzate per la “caduta” dell’acqua. Le turbine vengono posizionate in corrispondenza dei naturali salti d’acqua, quando quindi il corso d’acqua passa da un livello all’altro. Queste centrali sono condizionate in modo pesante dalla portata del torrente stesso, e non permettono di avere un reale controllo sui flussi d’acqua, come avviene invece per le centrali a bacino.
Ci sono infine le centrali ad accumulazione. Qui sono presenti due differenti serbatoi, uno posto a monte, l’altro posto a valle. Il flusso è continuo, così come la produzione di energia. Nei momenti in cui la richiesta di elettricità è minore, questa viene usata per riportare a monte l’acqua del serbatoio a valle, così da avere una riserva ulteriore per i picchi di richiesta di energia elettrica.
L’energia idroelettrica in Italia
In Italia si contano circa 4.300 impianti idroelettrici, che producono annualmente 46 TWh: questo settore occupa oltre 15.000 addetti. Grazie agli investimenti fatti in passato in questo settore e grazie alla particolare orografia del paese, l’Italia è il quarto paese europeo per produzione di energia idroelettrica, dietro a Norvegia, Svezia e Francia.
La più grande tra le installazioni idroelettriche italiane si trova in provincia di Cuneo, a Entracque. Questa centrale è entrata in funzione nel 1982, e lavora su 3 diversi bacini: la diga di Chiotas, posta a 2.000 metri di altitudine; il lago di Rovina, a 1.500 metri di altitudine; e la diga di Piastra, a 1.000 metri di altitudine. Il tutto è collegato con lunghe tubature sotterranee, per arrivare a una potenza di 1.065 Gigawatt, pari al 5% del totale nazionale, sufficiente per soddisfare il fabbisogno dell’intera provincia di Torino.
I più grandi impianti idroelettrici al mondo
A livello globale si stimano circa 62.500 impianti per la produzione di energia elettrica. Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, gli impianti più potenti non sono né centrali a carbone, né centrali nucleari. 9 tra i 10 più importanti impianti sono infatti idroelettrici. L’impianto più grande, con una capacità di 22,5 Gigawatt, è quello della Diga delle Tre Gole, in Cina, costruita nel 2006 sul fiume Yangtze; il secondo, questa volta con una capacità installata di 14 Gigawatt, è quello della diga di Itaipu, sul fiume Parana, tra Brasile e Paraguay. Va però detto che nel concreto l’impianto sudamericano riesce a produrre più elettricità, arrivando a 89,5 miliardi di chilowattora, di contro agli 86 della diga cinese.
Vantaggi e svantaggi dell’idroelettrico
Tra i grandi vantaggi dell’energia idroelettrica vi è la possibilità di produrre grandissime quantità di elettricità a fronte di un taglio netto delle emissioni nocive, senza limiti: fino a quando ci sarà dell’acqua, di fatto, sarà possibile continuare a produrre energia in questo modo. Va poi detto che le centrali idroelettriche permettono di produrre energia in modo economico, con i costi importanti che si situano nella sola prima fase, e quindi nella costruzione della diga.
Proprio lo sbarramento permette di avere un altro vantaggio, ovvero un buon controllo sul flusso dell’acqua, limitando per esempio il pericolo di inondazioni.
Come è noto l’energia idroelettrica ha anche degli svantaggi. Lunghi ed eccezionali periodi di siccità possono ridurre in modo importante la produzione di elettricità; la costruzione delle dighe e la conseguente realizzazione di grandi bacini artificiali si traducono in grandi deturpazioni dell’ambiente, portando alla cancellazione di interi habitat, nonché spesso a importanti interventi di deforestazione. All’impatto ambientale si somma poi quello che si può avere sulla comunità locale. Si pensi alla cancellazione di interi centri abitati, o alle tragedie legate a degli errori di calcolo nella costruzione o nella gestione delle dighe, dalla tragedia del Vajont in poi.
