Energia idroelettrica: come funziona e quali sono i vantaggi

L’energia idroelettrica rappresenta una risorsa fondamentale per il nostro Paese: questa fonte rinnovabile, alimentata dai numerosi corsi d’acqua che caratterizzano lo Stivale, sopperisce infatti al 40% del fabbisogno energetico nazionale. Ma cosa si intende per energia idroelettrica, come funziona e quali sono i vantaggi?

Si tratti di impianti di dimensioni maestose, legati alla costruzione di dighe, oppure di piccole strutture adagiate sul letto dei fiumi, grazie all’evoluzione tecnologica l’idroelettrico diventa una risorsa sempre più utile e, fatto non meno importante, più sostenibile. Di seguito, tutte le informazioni utili.

Cos’è l’energia idroelettrica

L’energia idroelettrica è una fonte rinnovabile, che sfrutta la trasformazione del moto dei corsi d’acqua in elettricità. In linea generale, l’energia viene prodotta da speciali turbine che, sollecitate dallo spostamento della massa d’acqua, entrano in movimento alimentando così un generatore.

Il settore idroelettrico è stato fra i primi a svilupparsi in Italia, con diversi impianti che risalgono già alla fine dell’Ottocento, ed è oggi una risorsa irrinunciabile per il Paese. Grazie ai numerosi corsi d’acqua di cui lo Stivale è ricco, in particolare nel Nord e nel Centro, grazie all’acqua oggi si produce il 40% del fabbisogno d’energia nazionale. E si tratta di energia pulita, al 100% rinnovabile, oggi prodotta anche con impianti sempre più sostenibili e a basso impatto per l’ambiente in cui sono inseriti.

Come funziona l’energia idroelettrica

Così come già impiegato, l’energia idroelettrica viene prodotta da speciali turbine che, messe in movimento dallo spostamento dell’acqua, alimentano un generatore di elettricità. Nella pratica, ciò si traduce in grandi gruppi di tecnologie diverse, a loro volta caratterizzati da altrettanto diverse centrali.

Centrali a flusso regolato

Questa tipologia di impianti, peraltro la più longeva sul nostro territorio, genera energia sfruttando diverse altezze di caduta dell’acqua. Semplificando, tramite una complessa rete di dighe e dislivelli, l’acqua viene convogliata in appositi canali, fino a raggiungere grandi tubature di caduta collegate alla centrale idroelettrica. Prendendo velocità proprio dato il dislivello, la massa d’acqua viene indirizzata verso le turbine che, per effetto proprio della massa acquosa, entrano in movimento generando grandi quantità di energia.

Le centrali a flusso regolato possono essere:

• a bacino: viene creato un bacino di raccolta dell’acqua, bloccato da una diga, oppure si sfruttano bacini naturali come ad esempio i laghi. L’acqua viene poi convogliata in appositi canali, che permettono di regolarne il flusso a seconda delle esigenze di produzione;
• ad accumulo: oltre al bacino principale, queste centrali sfruttano un secondo bacino a valle, che permette di accumulare l’acqua per poi sfruttarla quando necessario. Ad esempio di notte, quando i consumi sono più ridotti, l’acqua viene raccolta nel secondo bacino per poi essere utilizzata il giorno successivo, quando il fabbisogno di energia cresce.

Centrali ad acqua fluente

A differenza delle centrali a flusso regolato, che sfruttano bacini di raccolta e dighe per la produzione di energia, quelle ad acqua fluente possono produrre elettricità anche con piccoli dislivelli. Questa tecnologia sfrutta infatti il flusso naturale dei corsi d’acqua: si tratta, ad esempio, di quelle centrali che sorgono lungo il letto dei fiumi e, tramite delle turbine in serie, sfruttano il movimento dell’acqua di passaggio.

Diversamente da quanto accade dalle centrali a flusso regolato, dove grazie ai bacini è possibile determinare quanta energia si andrà a produrre a seconda del fabbisogno energetico del momento, questa tecnologia ovviamente dipende dalla portata dei corsi d’acqua. Di conseguenza, la produzione tende a essere massima in inverno, quando i fiumi sono ricolmi, e più ridotta nelle stagioni calde, quando la disponibilità d’acqua è più ridotta.

Centrali mini-idroelettriche

Un’interessante evoluzione dell’energia idroelettrica è rappresentata dalle nuove centrali mini-idroelettriche, degli impianti di piccole dimensioni – in media dai 3 ai 20 kW – che permettono la produzione di energia a livello locale, con un impatto ridottissimo sull’ambiente e sugli ecosistemi. Ed è proprio uno dei settori dalla più rapida espansione negli ultimi anni, grazie alla relativa facilità di installazione e alla capacità di preservare il naturale aspetto dei corsi d’acqua.

Le tecnologie mini-idroelettriche sono oggi le più svariate. In sintesi, le più diffuse sono:

• a mulino: similmente ai vecchi mulini per la produzione di farine, queste piccole centrali sfruttano una ruota idraulica verticale per produrre energia;
• a spirale: si tratta di una delle tecnologie di maggiore espansione, poiché sfrutta turbine a spirale orizzontali e le naturali piccole depressioni per i corsi d’acqua. Le centrali possono essere installate a lato del letto del fiume e hanno il vantaggio di non disturbare la fauna locale, poiché progettate affinché pesci e altri piccoli animali possano attraversare le stesse turbine senza conseguenze;
• a vite di Archimede: anche questa soluzione è sempre più popolare e sfrutta la cosiddetta vite di Archimede, ovvero una turbina di media lunghezza con pale disposte a spirale. Il grande vantaggio di questa tecnologia è la possibilità di ottenere rotazioni sostenute anche con flussi d’acqua mediamente ridotti.

L’idroelettrico in Italia

Comprese le principali caratteristiche e tecnologie idroelettriche oggi disponibili, prima di parlare di vantaggi e svantaggi è utile un breve excursus sulla diffusione di questa fonte rinnovabile in Italia. Si tratta infatti della più longeva presente sul nostro territorio e, come già spiegato, oggi capace di garantire più del 40% del fabbisogno energetico nazionale.

Quante centrali idroelettriche ci sono in Italia

Non si può dire che l’Italia non sia il Paese dell’idroelettrico. Oltre a essere stata una delle primissime nazioni europee a investire su questa tecnologia – uno degli impianti più antichi è l’Angelo Bertini di Porto d’Adda, attivo e funzionante dal 1895 – oggi si può contare su una distribuzione capillare su tutto il territorio.

Dai dati resi noti da Terna, a fine 2022 si contavano ben 4.783 centrali idroelettriche in Italia, installate soprattutto al Nord: il primato spetta al Piemonte, con ben 1.066 impianti. La regione che produce più energia è però la Lombardia che, con 748 centrali elettriche, gode di una potenza installata di 5.693 MW. È invece l’Abruzzo, invece, la Regione in cui si registra il rapporto migliore tra potenza installata – 1.268 MW – e numero di impianti: 77, tutti di grandi dimensioni.

Le centrali più famose dello Stivale

Proprio poiché l’energia idroelettrica è fondamentale nel mix energetico del Paese, è utile anche soffermarsi sugli impianti strategici – o più famosi – sparsi su tutto il terrritorio.

• Prima centrale idroelettrica italiana: è la già citata centrale Angelo Bertini di Porto d’Adda, inaugurata nel 1895 e tutt’oggi in funzione;
• Centrale idroelettrica più grande: l’impianto di dimensioni maggiori è invece il Luigi Einaudi di Entracque, in provincia di Cuneo. Inagurata nel 1982, ha una potenza di 1.065 MW e sfrutta tre diversi bacini d’acqua;
• Centrale idroelettrica dal dislivello più elevato: si trova a Edolo, in provincia di Brescia, e può contare su un dislivello di 1.265 metri. La potenza è di 977.55 MW.

Vantaggi e svantaggi dell’energia idroelettrica

Come ogni tecnologia per la produzione di energia elettrica, anche l’idroelettrico presenza vantaggi e svantaggi. Molto dipende dalla tecnologia usata e, soprattutto, dall’impatto che hanno le strutture sull’ambiente e sugli ecosistemi in cui sorgono. Le prime centrali idroelettriche avevano un impatto decisamente elevato a livello locale, con la necessità di creare grandi bacini di raccolta dell’acqua e dighe, tanto da allagare intere vallate. Oggi l’approccio è invece conservativo, con il minimo impatto sia per gli habitat che per la fauna acquatica.

Energia completamente rinnovabile

Il primo e principale vantaggio dell’idroelettrico è la sua capacità di produrre energia al 100% rinnovabile, così come avviene per altre tecnologie, quali il fotovoltaico e l’eolico. Il ciclo dell’acqua è infatti continuo e, questo, permette di produrre energia praticamente a tempo indeterminato. Le emissioni climalteranti sono inoltre altrettanto ridotte, e si concentrano soprattutto nella fase di costruzione degli impianti, per poi essere efficacemente compensate nel tempo.

È però altrettanto vero che i cambiamenti climatici rischiano di modificare il corso e la portate di fiumi e altre risorse acquatiche di cui le centrali idroelettriche si approvvigionano, rendendo l’acqua un bene più scarso. Si tratta di una sfida per il futuro, che comporterà probabilmente l’adattamento degli impianti esistenti e l’installazione di strutture di ultima generazione, capaci di operare anche con flussi ridotti.

Energia a produzione continua

A differenza di altre fonti rinnovabili, l’idroelettrico è in grado di garantire una produzione pressoché continua di energia, sia di giorno che di notte. Questo perché, ovviamente, i corsi d’acqua rimangono sempre attivi, con variazioni di flusso poco degne di nota a livello quotidiano, seppur più importanti durante le stagioni.

Come facile intuire, il fotovoltaico produce energia soltanto di giorno – anche se, grazie alle nuove tecnologie di storage energetico, l’energia prodotta può essere accumulata e consumata quando serve – mentre l’eolico quando vi sono correnti di vento sufficientemente sostenute. Ciò non accade invece con l’idroelettrico: anzi, per le centrali a flusso regolato, la produzione di energia può essere ottimizzata in base al fabbisogno del momento e l’acqua in eccesso raccolta in appositi bacini.

Energia a costi contenuti

L’energia idroelettrica è una delle fonti energetiche dai costi più contenuti, rispetto ad alternative come il carbone, il gas e altri combustibili fossili. La predisposizione degli impianti richiede di certo grandi finanziamenti, che tuttavia vengono riassorbiti in poco tempo con la stessa produzione di energia.

Non è però tutto, poiché superata la spesa iniziale per la creazione degli impianti – compresi bacini e centrali – anche i costi di manutenzione sono relativamente ridotti nel tempo, rispetto ad altre tecnologie. Ancora, grazie alle novità introdotte dal mini-idroelettrico e alla facilità di implementazione di questi impianti, è possibile realizzare delle vantaggiose economie di scala.

Impatto importante sugli habitat

Non è di certo un segreto: la creazione di un impianto idroelettrico classico – a flusso regolato oppure ad acqua fluente – può avere un impatto anche elevato sugli habitat. Se si pensa alle centrali meno recenti – tra dighe, bacini di raccolta, canali e condutture – si viene a determinare una modifica profonda del territorio naturale, con l’introduzione di strutture che ne cambiano di fatto la geografia. In passato, non a caso, intere vallate sono state sommerse d’acqua proprio per la necessità di creare dighe e invasi. Fatto non meno importante, le centrali idroelettriche classiche possono influenzare la vita acquatica, con danni anche importanti alla fauna.

Fortunatamente, i moderni impianti – e, in particolare, il mini-idroelettrico – stanno progressivamente superando questi problemi. Innanzitutto, le tecnologie moderne permettono di realizzare centrali sufficientemente potenti in grado di funzionare anche in assenza di dighe e bacini. Ancora, la progettazione attuale prevede opportuni sistemi di salvaguardia della fauna – ad esempio con apposite reti che impediscono a pesci e altri animali di finire nei canali di raccolta, così come percorsi di risalita per gli stessi pesci – e la conservazione dei letti naturali dei corsi d’acqua, per una produzione di energia il più possibile sostenibile.

Necessità di monitoraggio continuo

Le grandi centrali idroelettriche, soprattutto quelle meno recenti, necessitano di un monitoraggio continuo su tutta la rete di distribuzione dell’acqua. Regolarmente non solo deve essere valutata la tenuta delle dighe, ma i flussi e l’accumulo d’acqua deve essere sempre bilanciato, affinché non vi sia una pressione eccessiva sulle strutture ed evitare, così, incidenti anche disastrosi.

Ancora, è necessario valutare di continuo eventuali perdite lungo tutta la rete di distribuzione e, fatto non meno importante, sottoporre di frequente le turbine a manutenzione affinché lavorino sempre alla massima efficienza. Detto questo, anche le altre tecnologie per la produzione di energia – soprattutto quelle basate su combustibili fossili – richiedono un esteso monitoraggio, a volte anche a costi superiori rispetto a quelli dell’idroelettrico.

Vincoli territoriali e geografici

Infine, uno dei limiti dell’energia idroelettrica è l’impossibilità di realizzare ovunque impianti. È infatti necessario poter approfittare di un corso d’acqua dalla portata sufficiente e, fatto non da poco, dove sia possibile sfruttare dei dislivelli, sia naturali che artificiali.

Inoltre, non sempre è possibile installare impianti idroelettrici in zone dall’elevata attività sismica o, ancora, a rischio di alluvioni o dissesto idrogeologico. In altre parole, il territorio deve essere sempre tenuto in debita considerazione e, proprio per questa ragione, non è sempre semplice ottenere le dovute autorizzazioni per la costruzione di impianti, soprattutto se di grandi dimensioni.

Gli svantaggi evidenziati non gettano però particolari ombre sull’energia idroelettrica, che rimane una fonte rinnovabile strategica per il nostro Paese e una proposta dal più ridotto impatto ambientale, soprattutto se confrontata con la produzione di energia tramite combustibili fossili e i loro costi in termini di inquinamento.

Fonti:

• Wikipedia;
• Gruppo Hera.