L’energia idroelettrica è una delle più antiche fonti di energia rinnovabile utilizzate dall’uomo: viene prodotta sfruttando il movimento di grandi masse d’acqua che cadono da determinate altezze, generando energia cinetica che viene trasformata in energia elettrica all’interno delle centrali idroelettriche. È una forma di energia ad alto tasso di efficienza e con un impatto limitato sull’ambiente: ad oggi nel nostro mix energetico nazionale rappresenta la fonte di energia rinnovabile più usata.  

In questo approfondimento esamineremo quali sono le diverse fonti di energia idroelettrica, il loro funzionamento, la situazione in Italia e i diversi pro e contro.

Quali sono le fonti dell’energia idroelettrica

Come si genera energia dalla forza dell’acqua? Le principali componenti di un impianto di produzione idroelettrica sono:

  • - canale di derivazione: nelle centrali ad acqua fluente, convogliano le acque di grandi corsi d’acqua verso la centrale;

  • - diga: opera artificiale che serve per sbarrare il corso di una fonte d’acqua, regolandone il deflusso e formando così un bacino idrico;

  • - bacino idrico: lago di origine naturale o artificiale che grazie alla diga agisce da serbatoio da cui attinge la centrale idroelettrica;

  • - condotta forzata: conduce l’acqua a valle presso la sala macchina della centrale;

  • - turbina: trasforma l’energia cinetica generata dall’acqua in energia meccanica;

  • - alternatore: converte l’energia meccanica in energia elettrica.

Come funziona l’energia idroelettrica

Innanzitutto, bisogna sapere che esistono tre diverse tipologie di centrali idroelettriche, ognuna con un sistema diverso:

  • - centrale ad acqua fluente: utilizza direttamente il flusso naturale di un corso d’acqua (fiume o torrente), incanalando l’acqua verso la centrale grazie ad un canale di derivazione, dove viene inviata alle turbine e successivamente reimmessa nel suo flusso naturale;

  • - centrale a bacino: le acque di una o più corsi vengono convogliate in un bacino naturale o artificiale, grazie ad una diga, dove vengono mandate alla centrale tramite delle condotte forzate per poi tornare nel fiume;

  • - centrale ad accumulazione: questo tipo di centrali prevede due bacini di raccolta, uno a monte e uno a valle, con quest’ultimo che assume il compito di riserva energetica: durante le ore di minore richiesta energetica, le acque a valle possono essere fatte risalire a monte tramite dei sistemi di pompaggio, dove verranno riutilizzate per gestire i picchi di maggiore richiesta.

In linea generale, si parte da un bacino idrico naturale o artificiale, protetto da una diga o da una chiusa che blocca il flusso d’acqua impedendo che scenda a valle. In breve, i passaggi per produrre energia idroelettrica sono:

  • - l'acqua di un fiume o di un lago viene raccolta nella conca della diga per farne alzare la quota;

  • - l’acqua raccolta viene convogliata a valle con grande velocità tramite delle condotte forzate;

  • - una volta giunta alla centrale, grazie alla sua spinta, l’acqua riesce a far ruotare una turbina (di diversa tipologia a seconda delle altezze), trasformando così l’energia cinetica in energia meccanica di rotazione;

  • un alternatore trasforma l’energia meccanica in energia elettrica, pronta per essere immessa in rete;

  • infine, l’acqua esce dal sistema della centrale e torna alla sua fonte originale, per proseguire il suo corso o essere convogliata in un’altra diga.

Chiaramente, il livello di produzione dell’energia idroelettrica dipende dal rifornimento d’acqua del bacino, strettamente collegato all’intensità e ai periodi delle precipitazioni.

L’energia idroelettrica in Italia

Tra la fine del Novecento e il primo dopoguerra, l’energia idroelettrica era dominatrice assoluta nella transizione energetica italiana. Fino agli anni Venti, le centrali idroelettriche costituivano la quasi totalità delle fonti energetiche rinnovabili in Italia, con un contributo delle altre fonti piuttosto trascurabile.

Dopo un iniziale fase di boom di investimenti, nel corso dei decenni la produzione di energia idroelettrica ha visto un sostanziale appiattimento della curva, senza comunque mai segnare una tendenza negativa. Il massimo sfruttamento del potenziale idroelettrico nazionale durò fino agli anni Cinquanta: negli ultimi sessant’anni gli aumenti della produzione sono stati più lievi, nel complesso inferiori al 10%.

Ad oggi, stando ai dati forniti da Terna a febbraio 2024, in Italia sono presenti 4.860 impianti per l’energia idroelettrica, situati per la maggior parte lungo l’arco alpino, dove sono presenti un gran numero di bacini idrici. La base installata, sempre secondo i dati Terna, è di 21.729 MW. Guardando ai dati del 2022, nel complesso l’Italia ha prodotto su base annua 30.291 GWh di energia, ovvero circa il 50% della produzione da fonti rinnovabili. 

Nel prossimo futuro, per l’energia idroelettrica italiana non si prevede un’ulteriore crescita esponenziale come per le altre fonti rinnovabili. Tuttavia, gli sviluppi tecnologici rimangono comunque interessanti: negli ultimi anni è stato possibile ottenere un costante aumento dell’efficienza degli impianti, che nella maggior parte dei casi arriva al 70-75%, fino a superare l’80%. Inoltre, dato che gli impianti italiani hanno per buona parte più di 70 anni di vita, il loro rinnovamento è essenziale: anche con solo pochi interventi mirati di manutenzione e alcune sostituzioni, si stima che la produzione possa guadagnare nei prossimi anni almeno 5,8 GW di potenza e 4,4 TWh su base annua, rendendo le centrale idroelettriche italiane ancora più efficienti dal punto di vista ambientale.

Pro e contro dell’energia idroelettrica

Quali sono i pro e contro dell’energia idroelettrica? Indubbiamente, si tratta di una delle forme di energia in assoluto a minor impatto ambientale per quanto riguarda il ciclo di produzione: essendo l’acqua la sua fonte primaria, va da sé che le emissioni di CO2 sono ridotte al minimo, con benefici enormi nella lotta all’inquinamento e al riscaldamento globale. Quindi, i principali vantaggi dell’energia idroelettrica sono:

  • - è una fonte pulita e sostenibile: produce elettricità evitando l’emissione di gas serra e inquinanti, contribuendo all’abbandono delle fonti fossili;

  • - è una fonte di energia rinnovabile: si basa sulla forza cinetica generata dall’acqua, che in quanto provvista di un ciclo naturale continuo (evaporazione, condensazione e precipitazioni) non si esaurirà mai;

  • - grande versatilità: l’energia idroelettrica è utilizzabile sia per la produzione di energia elettrica su larga scala, tramite grandi centrali, sia in ambito locale tramite impianti di medie/piccole dimensioni;

  • - è una fonte collaudata e longeva: la tecnologia su cui si basa l’energia idroelettrica è utilizzata con successo da oltre un secolo e le stesse centrali idroelettriche possono arrivare potenzialmente a una vita operativa secolare;

  • - ha bassi costi operativi a lungo termine: a fronte di un ingente investimento iniziale, durante il loro ciclo produttivo le centrali idroelettriche hanno costi operativi relativamente bassi, con la manutenzione e l’approvvigionamento d’acqua che rappresentano le principali voci di costo;

  • - è flessibile e programmabile: in base alla domanda di energia, le centrali idroelettriche sono in grado di essere fermate o avviate in modo molto rapido, per gestire eventuali picchi di richiesta o per fornire energia di punta.

Tra i principali svantaggi spicca il costo di investimento iniziale, che per le centrali idroelettriche rimane ancora oggi molto elevato: per raddoppiare la capacità idroelettrica globale entro il 2050, si stima un investimento necessario di circa 130 miliardi di dollari all’anno, più del doppio dell’attuale livello di finanziamento.

I progetti idroelettrici, inoltre, hanno tipicamente tempistiche di sviluppo più lunghe a causa della necessità di valutazioni ambientali approfondite, approvazioni normative e in generale una maggiore complessità di costruzione, al contrario degli impianti solari ed eolici che possono essere implementati molto più rapidamente. 

Nel 2023, la capacità idroelettrica globale ha raggiunto 1412 GW: da qui al 2030 il suo tasso di crescita rimane in diminuzione, mentre per solare ed eolico è prevista una forte espansione, raggiungendo rispettivamente 1200 e 1000 GW nel 2025.

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