L’acqua non è soltanto una risorsa indispensabile per la vita, ma anche una fonte rinnovabile di energia. In particolare, l’energia idroelettrica permette di ricavare energia dall’acqua in modo sostenibile, ovvero senza la produzione di emissioni di CO2 nell’atmosfera che causano il riscaldamento globale e il cambiamento climatico.

L’energia dell’acqua viene sfruttata da centinaia di anni dall’uomo, tuttavia mentre in passato l’energia idraulica era trasformata in energia meccanica oggi viene convertita in energia elettrica. In questo modo l’acqua, fonte di energia verde e pulita, consente di migliorare il mix energetico e ridurre la dipendenza dalle fonti fossili.

Come energia rinnovabile l’acqua garantisce innumerevoli vantaggi, ma è fondamentale preservare anche le risorse idriche di acqua dolce, per soddisfare il fabbisogno di acqua potabile per il consumo umano e la richiesta di acqua da parte delle aziende agricole e delle industrie. Vediamo tutto quello che bisogna sapere sull’energia idroelettrica per capirne meglio ruolo e prospettive.

Cos’è l’energia idroelettrica

Il binomio energia e acqua rappresenta una delle fonti energetiche più antiche, ancora oggi la più importante fonte rinnovabile di energia in molti paesi del mondo tra cui l’Italia. A cosa serve l’energia idroelettrica? Principalmente viene utilizzata per la generazione di elettricità, mentre in passato era impiegata per la produzione di cibo.

Attraverso apposite centrali è possibile ottenere corrente idroelettrica, trasformando il movimento di enormi masse d’acqua in elettricità. Si tratta di un’energia altamente efficiente con un basso impatto ambientale, infatti non vengono emessi gas climalteranti ed è possibile convertire in elettricità il 90% circa dell’energia dell’acqua.

Le prime ruote idrauliche comparvero già nel 100 a.C., quando ad Alessandria d’Egitto questi sistemi venivano usati per azionare le macine del grano. Nel IX secolo la forza dell’acqua veniva sfruttata per numerosi utilizzi, dalla macinazione dello zucchero alla concia delle pelli, mentre nel Medioevo iniziarono a diffondersi su larga scala i mulini.

L’applicazione industriale dell’energia motrice dell’acqua cominciò nel XVIII secolo in Inghilterra, con la realizzazione del primo filatoio azionato dalla forza dell’acqua, fino all’invenzione della prima turbina idraulica nel 1881 da parte di James B. Francis. 

Dopo l’introduzione della dinamo nel 1860, con il contributo di Thomas Edison nel 1882 venne creata la prima centrale idroelettrica al mondo ad Appleton, nello Stato del Wisconsin negli Stati Uniti, dando inizio all'utilizzo dell'energia idroelettrica nella società moderna.

Come funziona l’energia idroelettrica

Per capire come si produce l’energia idroelettrica bisogna partire da un bacino artificiale o naturale d’acqua. Per alimentare le centrali, infatti, serve innanzitutto una riserva d’acqua dolce, la quale in genere viene realizzata con la costruzione di una diga, per sbarrare il corso di un fiume e avere a disposizione tutta l’acqua necessaria per alimentare le turbine.

A questo punto è possibile comprendere come viene prodotta l’energia dell'acqua, infatti viene sfruttata la forza idraulica per produrre energia attraverso la forza di gravità e degli appositi generatori di corrente. Nel dettaglio, l’acqua viene fatta entrare in degli appositi condotti in modo controllato, dopodiché cade verso il basso per la forza di gravità grazie a un certo dislivello tra il bacino idrico e il punto in cui sono posizionate le turbine idroelettriche.

L’accelerazione dell’acqua permette di aumentarne l’energia potenziale, quindi l'acqua aziona le turbine che a loro volta mettono in funzione un alternatore che produce energia elettrica. In seguito l’elettricità passa per un trasformatore, per regolare intensità e tensione della corrente elettrica e immetterla nella rete in una forma ottimale per il trasporto su lunghe distanze e la sua distribuzione.

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Le tipologie di centrale idroelettrica

Le centrali idroelettriche non sono tutte uguali, infatti sebbene il funzionamento generale sia il medesimo esistono vari tipi di impianti. Tutte le centrali, infatti, sfruttano la forza motrice dell’acqua per ottenere energia meccanica, da trasformare in energia elettrica mediante un generatore rotante.

L’energia dell'acqua nella centrale a serbatoio viene prodotta a partire da un bacino idrico, il quale può essere artificiale con la realizzazione di una diga o naturale sfruttando un lago già presente. Dopodiché l’acqua viene forzata nelle turbine idrauliche per generare elettricità, per poi andare ad alimentare un bacino di calma per ridurre la forza dell’acqua prima di reimmetterla nel corso idrico.

Le centrali ad acqua fluente, invece, utilizzano un dislivello tra il corso d’acqua e le turbine per ottenere un salto, con il quale azionare i generatori convogliando l’acqua senza condotte forzate. A differenza delle centrali a bacino, questi impianti non consentono un controllo ottimale dei flussi d’acqua e presentano una produzione elettrica più soggetta a variazioni e oscillazioni.

La terza tipologia è la centrale ad accumulazione, costituita da un serbatoio idrico a monte e uno a valle, quest’ultimo adibito alla funzione di riserva di energia potenziale della centrale idroelettrica. Quando il livello dell’acqua del bacino a monte è troppo basso, per esempio a causa di una siccità prolungata o di un aumento della domanda di energia elettrica, l’acqua del bacino a valle viene pompata nel bacino superiore per incrementare la portata d’acqua e la capacità di produzione elettrica.

Energia idroelettrica: vantaggi e svantaggi

Valutare i pro e contro dell’energia idroelettrica è fondamentale per capirne le prospettive nell’ottica della transizione energetica, ovvero del passaggio dalle fonti fossili alle energie rinnovabili. Senza dubbio l’idroelettrico ricopre un ruolo indiscutibile nell’autonomia energetica italiana e nella riduzione delle emissioni di gas serra, tuttavia bisogna analizzare in maniera completa vantaggi e svantaggi dell’energia idroelettrica per considerare in modo accurato l’effettiva impronta ecologica.

Tra gli svantaggi dell’energia idroelettrica, infatti, bisogna tenere conto dei seguenti aspetti:

  • Impatto ambientale elevato: a causa della modifica dei corsi d’acqua che comporta alterazioni nell’idrosfera, la perdita di habitat naturali e danni ingenti per le specie animali e vegetali che abitano la zona;
  • Disagi alle popolazioni locali: in quanto spesso bisogna spostare dei centri abitati o delle attività locali, oltre al rumore delle centrali idroelettriche e allo spazio necessario per la fuoriuscita dell’acqua utilizzata nelle turbine;
  • Danno estetico al paesaggio: legato alla deturpazione estetica provocata dalla costruzione della centrale e, se necessario, della diga all’interno degli ambienti naturali;
  • Consumo idrico: poiché le centrali idroelettriche causano il sovrasfruttamento di una risorsa sempre più scarsa come l’acqua dolce, usata anche per il consumo umano, le attività agricole e industriali.

Naturalmente, nonostante una serie di contro da valutare, i vantaggi dell’energia idroelettrica sono diversi:

  • Fonte energetica economica: infatti a fronte di un investimento iniziale considerevole nel lungo periodo il costo di produzione dell’energia idroelettrica è tra i più bassi in assoluto;
  • Elevata versatilità: utilizzabile sia per la generazione di energia elettrica su larga scala attraverso le grandi centrali, sia per la produzione di elettricità in ambito locale tramite impianti di piccole e medie dimensioni;
  • Emissioni di gas serra basse: legate principalmente al metano emesso dall’acqua accumulata nel bacino idrico a causa della decomposizione dei residui organici;
  • Gestione della produzione in base alla domanda: mediante il controllo del flusso d’acqua attraverso le dighe e una gestione efficiente delle riserve a valle e a monte;
  • Comprovata affidabilità: in quanto si tratta di una tecnologia utilizzata con successo da oltre un secolo in grado di stabilizzare il sistema elettrico nazionale;
  • Fonte energetica pulita: poiché il potenziale energetico è racchiuso all’interno dell’acqua stessa e solo accelerato da sistemi di pompaggio o dislivelli, senza bisogno di acquistare le materie prime all’estero o ricavarle dal sottosuolo;
  • Stabilizzazione delle rinnovabili: infatti la costanza dell’energia idroelettrica consente di coprire le riduzioni momentanee e stagionali di altre energie green più volatili come il fotovoltaico e l’eolico.

L’energia idroelettrica rappresenta una fonte rinnovabile strategica per lo sviluppo sostenibile, tuttavia è fondamentale gestire l’acqua in modo responsabile e tutelare questa riserva essenziale per la vita umana e gli ecosistemi naturali.

L’energia dell'acqua in Italia

L’energia rinnovabile in Italia è in crescita da diversi anni, con una copertura del fabbisogno elettrico nazionale per il 37% da fonti sostenibili (dati Terna maggio 2022). Anche il biogas è in costante aumento, con il biometano che entro il 2030 potrebbe arrivare a coprire il 10% dei consumi italiani di gas naturale, mentre nel 2021 sono stati prodotti 220 milioni di metri cubi di biometano.

Secondo i rilevamenti di ENEA, nel mix energetico nazionale delle rinnovabili l’energia solare in Italia rappresenta il 20%, l’energia eolica il 16% e l’energia geotermica il 5%, mentre nel complesso tutte le bioenergie pesano per il 17%. L’energia idroelettrica, invece, costituisce il 42% dell’energia elettrica green consumata nel nostro Paese, ovvero una quota di oltre il doppio la seconda fonte energetica verde rappresentata dal fotovoltaico.

L’energia idroelettrica è da oltre un secolo la grande protagonista tra le rinnovabili in Italia, con una produzione che nel 2018 è arrivata a quasi 50 terawattora e oltre 4.400 centrali secondo i dati di Terna. Ovviamente la distribuzione non è omogenea nel Paese, con una prevalenza di impianti situati nel Nord Italia e in particolare lungo le Alpi, dove si trovano i principali bacini idrici nazionali.