L’acqua è un composto chimico formato da due atomi di idrogeno legati ad un atomo di ossigeno (H2O), e senza di essa la nostra vita sulla terra non sarebbe possibile.
Ha dato origine alla vita, ha modificato la conformazione della terra, influenza il clima e l’ambiente, è fonte essenziale per la nostra idratazione ed è necessaria in molti campi come quello agricolo o industriale.
Si stima che il 71% della terra sia composto da acqua, circa 1390 milioni di Km² che sono suddivisi tra superficie, quella che si può facilmente vedere sulle cartine e che rappresenta circa il 98% del totale, e il sottosuolo, per circa il 2%.
IL 97,5% dell’acqua sulla Terra è salata e si trova per la maggiore negli oceani, mentre il 2,5% è acqua dolce, e si può trovare nei laghi, fiumi, ghiacciai, torrenti e falde acquifere.
Oggi l’acqua è anche una delle principali fonti di energia rinnovabile, ma si pensa che venisse già usata nell’antichità dai Sumeri per azionare delle ruote, mentre la prima diga risale agli Egizi.
Come funziona una centrale idroelettrica?
Quando pensiamo all’energia idroelettrica, le prime cose che ci vengono in mente sono un bacino idrico ed una diga.
In effetti le centrali idroelettriche sono un’insieme di opere di ingegneria idraulica che sfruttano l’energia cinetica dell’acqua che si sposta da monte a valle, in energia elettrica.
Essenzialmente una centrale idroelettrica è costituita da tre elementi:
- il bacino idrico che si forma in presenza di una diga;
- Il gruppo di generazione, costituito dalla turbina idroelettrica, l’alternatore e il trasformatore;
- La stazione elettrica di interconnessione con la rete elettrica nazionale in alta tensione;
Il bacino idrico e la diga
A monte troviamo il bacino idrico che può essere naturale, come un lago, o artificiale, tramite una diga che funge da sbarramento al naturale corso del fiume verso valle, facendo accumulare una grande massa d’acqua.
Il gruppo di generazione composto dalle turbine, dall’alternatore e dal trasformatore, si trova in un punto più basso verso valle, ad un certo dislivello dal bacino idrico.
Il collegamento tra il bacino idrico e il gruppo di generazione è effettuato tramite delle condotte forzate, ovvero delle tubazioni che possono essere sotterranee o esterne al terreno.
L’acqua del bacino viene quindi incanalata nelle condotte forzate e portata verso valle sfruttando la forza di gravità.
Il gruppo di generazione: turbina, alternatore e trasformatore
Quando giunge a valle l’acqua fa ruotare le pale delle turbine che sono saldamente collegate ad un alternatore, e in questo modo l’energia cinetica dell’acqua che cade viene trasformata in energia elettrica.
Per completezza si riporta la definizione di “energia cinetica” estrapolata da Wikipedia: “L’energia cinetica è l’energia che un corpo possiede a causa del proprio moto“.
E’ facilmente intuibile che maggiore è il dislivello e maggiore sarà la quantità di energia prodotta.
Le turbine possono di avere il proprio asse di rotazione orizzontale o verticale, e ne esistono varie tipologie tra cui:
Turbine Francis, utilizzate con medie altezze di caduta, Turbine Kaplan, usate anch’esse con altezze medio basse, Turbine Pelton, utilizzate con altezze di caduta ampie e Crossflow, utilizzate in impianti di piccola potenza.
Come detto in precedenza, l’asse della turbina è saldamente collegato ad un’alternatore.
L’alternatore è una macchina che trasforma l’energia meccanica fornita al suo albero, in questo caso dalla rotazione delle turbine, in energia elettrica sotto forma di corrente alternata.
A questo punto troviamo il terzo componente del gruppo di generazione, ovvero il trasformatore, che serve ad abbassare l’intensità di corrente ed innalzare la tensione a cui viene prodotta l’energia elettrica (ad esempio 16kV, cioè 16.000V) fino a 220kV (220.000V) ovvero la tensione di distribuzione della rete di alta tensione (AT) nazionale gestita da Terna.
La stazione elettrica
Infine l’energia elettrica prodotta dalla centrale viene portata alla stazione elettrica, il luogo dove avviene l’interconnessione con la rete elettrica nazionale in alta tensione e dove l’energia verrà trasportata in modo capillare sul territorio nazionale raggiungendo infine le singole case e industrie tramite appositi trasformatori che abbasseranno la tensione di rete a parametri utilizzabili dalle varie apparecchiature, come i classici 230V monofase o 400V trifase che vediamo sulle nostre bollette.
In alcuni casi, una volta finito il suo ciclo di produzione l’acqua può venire raccolta in apposite vasche ed essere rimandata a monte nel bacino idrico tramite un sistema di pompaggio, o essere mandata a valle ad altre centrali idroelettriche posizionate ad altezze inferiori.
Le centrali idroelettriche sono controllate da apposite sale di controllo che possono trovarsi in loco o a distanza, e verificano il corretto funzionamento delle centrali e tutti i parametri di produzione, intervenendo in caso di emergenza o guasti.
Vantaggi e svantaggi dell’idroelettrico
Le centrali idroelettriche presentano molti vantaggi, e il principale tra questi è che sono una fonte di energia rinnovabile, infatti l’acqua è una risorsa che si trova in natura, e questo tipo di generazione non prevede l’uso di combustibili fossili e non è inquinante.
Detto questo i vantaggi maggiori delle centrali idroelettriche sono due:
- produzione flessibile: il bacino idrico viene mantenuto a livello costante, questo significa che può essere “scaricato” nel momento del bisogno e la produzione della centrale è istantanea, rispetto ad altre forme di energia rinnovabile che prevedono la presenza di vento, come l’eolico, o del sole, come il fotovoltaico;
- possibilità di accumulo: il bacino idrico è una sorta di grande “batteria di accumulo” naturale, che permette di accumulare appunto l’acqua ed utilizzarla nel momento del bisogno;
Alla luce di questi due vantaggi emerge l’importanza di uno sviluppo diversificato e complementare di tutte le forme di energia rinnovabile in un ottica di abbattimento delle emissioni.
Il principale svantaggio delle centrali idroelettriche è portato dall’alterazione del paesaggio e dell’equilibrio dell’ambiente causato dalla costruzione della diga e del bacino artificiale, ma tramite appositi studi di fattibilità durante la fase progettuale, questi effetti possono essere mitigati.
Altre forme di generazione: centrali ad acqua fluente ed energia delle onde
Se nel paragrafo precedente abbiamo analizzato il funzionamento delle centrali idroelettriche “tradizionali”, bisogna sapere che non sono l’unico modo in cui l’acqua viene utilizzata per produrre energia elettrica in modo rinnovabile.
Infatti esistono anche le centrali ad acqua fluente, che realizzate sul naturale corso del fiume, sfruttano la portata dell’acqua per fare ruotare le turbine e produrre energia elettrica.
Se nel caso delle centrali idroelettriche “a serbatoio”, quindi dove troviamo una diga, è più importante il dislivello della portata, in questo caso invece siamo in presenza di ridotti dislivelli, pertanto ricopre una grande importanza la portata dell’acqua.
Questo è il motivo per cui in caso di siccità e di fiumi vuoti d’acqua, come ci stiamo abituando a vedere negli ultimi anni, la produzione di queste centrali è ridotta.
Sono in fase di studio e prototipazione le centrali in grado di produrre energia elettrica sfruttando l’energia delle onde e delle maree, e si pensa che questa tecnologia potrà essere economicamente conveniente e garantire una notevole efficienza.
L’idroelettrico in dati
Secondo i dati riportati da Terna, in Italia alla fine del 2022 la potenza complessiva degli impianti idroelettrici ammontava a 23,2 GW; alla fine del 2010 questo dato ammontava a 17,9 GW, quindi c’è stato un incremento di circa il 22% negli ultimi 12 anni.
Di seguito si riportano due interessanti grafici estrapolati dalla rivista di settore Solare B2B e dal GSE; il primo mostra la composizione del fabbisogno energetico in Italia ad aprile 2023 in confronto allo stesso periodo del 2022, il secondo mostra la produzione netta degli impianti idroelettrici nel 2021 e nel 2022.
In Italia nel 2022 la produzione idroelettrica è stata pari a 28,3 TWh, coprendo circa il 10% del consumo nazionale; l’anno precedente la produzione da idroelettrico è stata di 45,4 TWh.
Nel 2022 c’è stata quindi una notevole inflessione del -38% rispetto all’anno precedente, questo principalmente a causa dei prolungati periodi di siccità che si sono verificati.
A livello europeo la potenza idroelettrica ammonta a circa 254 GW, e rappresenta circa il 16% della produzione di energia elettrica del Vecchio Continente.
Rinnovabili, il potere dell’acqua – Riflessioni finali
Se all’inizio dell’articolo si è detto che già per le popolazioni dell’antichità l’acqua ricopriva un ruolo fondamentale, questa affermazione è più vera che mai oggi, e questo lo stiamo riscoprendo sempre di più a causa dei prolungati periodi di siccità che si stanno verificando.
Con il progredire della tecnologia siamo passati da utilizzare le pale dei mulini costruiti sulle rive dei fiumi che sfruttavano l’acqua per la macina alle turbine idroelettriche per la produzione di energia elettrica; cambiano i bisogni ed il modo di soddisfarli, ma non è mai cambiato l’elemento di base, l’acqua.
Si può quindi dire che il “potere dell’acqua” copre da sempre un ruolo fondamentale nella società, e anche in ottica della transizione ecologica in atto, rivestirà un ruolo sempre più importante.
Pensi che anche tu che l’idroelettrico avrà un ruolo centrale nella transizione ecologica?
Bel racconto, in bocca al lupo con la tua nuova BMW
Ciao Francesco, qui trovi tutte le info e le condizioni. https://ecobonus.mise.gov.it/ecobonus/chi-ne-ha-diritto
“D’altro canto l’alloggio è posizionato nel prolungamento del parafango in plastica e non nella carrozzeria, pertanto non dovrebbe rappresentare un…
Ciao, volevo chiedere sè ad oggi Settembre 2023, c’è ancora la possibilità di avere un’ulteriore 50% sugli incentivi per chi…
Devono provarci e sbatterci la testa, quando si saranno rotti le corna impareranno …
