Energia Idroelettrica: Quali sono i suoi Benefici per l’Ambiente?

La forza di gravità e il ciclo dell’acqua possono essere sfruttati come motore naturale per produrre energia. Infatti, gli uomini usano l’energia cinetica dell’acqua da migliaia di anni. Oggi si sfrutta la sua potenza soprattutto per generare elettricità: ecco, quindi, l’energia idroelettrica.
Come avremo occasione di vedere nel corso dell’articolo, la produzione di energia sfruttando la potenza dell’acqua non sempre è vantaggioso ed eco-friendly. Nel caso in cui, però, vengano effettuati degli studi e delle analisi accurate prima di costruire le infrastrutture utili alla produzione di energia elettrica, questa può diventare un fonte energetica sostenibile e in grado di ridurre il surriscaldamento globale e l’impiego dei combustibili fossili.
Sulla Terra l’acqua cambia frequentemente stato, dando vita ad un processo particolare che viene chiamato ciclo dell’acqua. Questa evapora dagli oceani grazie al calore dei raggi solari, dà forma alle nuvole e cade di nuovo sul terreno sotto forma di pioggia, grandine e neve, dando vita a fiumi e torrenti; questi, a loro volta, la conducono nuovamente nei mari e negli oceani. Il ciclo dell’acqua contiene un potenziale energetico degno di nota.

Convertire l’acqua in energia

Per poter generare elettricità dall’energia cinetica dell’acqua in movimento, quest’ultima deve possedere una determinata velocità e un determinato volume al fine di riuscire a muovere un’elica o delle turbine. I dispositivi messi in moto dalla corrente azionano un generatore, il diretto responsabile della produzione di elettricità.
Se non sono presenti in natura, quindi, vengono costruite artificialmente delle strutture in grado di raggiungere velocità e volumi tali da azionare le turbine. L’esempio principale riguarda le dighe: queste, una volta aperte, fanno cadere grazie alla forza di gravità un volume d’acqua consistente che aziona una o più turbine.

A seconda dell’impianto esistono diversi tipi di turbine per la produzione di energia idroelettrica. Le più comuni sono le Kaplan, le Francis e le Pelton. Alcune di queste sono in grado di sfruttare la pressione dell’acqua oltre che la sua velocità.
La turbina Kaplan è simile all’elica di un’imbarcazione e, di solito, possiede dalle tre alle sei pale; può fornire fino a 400MW di potenza e si differenzia dalle altre in quanto le sue performance possono essere migliorate variando il passo delle sue pale (l’angolo con cui esse incontrano l’acqua).
La turbina Francis viene costruita con nove o più pale fisse; può generare fino a 800MW e il suo corpo direziona il flusso d’acqua muovendosi assialmente.
La turbina Pelton è composta da una serie di “secchi” di forma speciale montati all’esterno di un disco circolare, che lo rende simile a una ruota idraulica. Le Pelton sono tipicamente utilizzate in siti con teste idrauliche elevate e possono raggiungere i 200 MW.
L’energia idroelettrica può essere prodotta anche sfruttando il moto dell’acqua dei fiumi e, quindi, senza l’utilizzo di una diga. In questo caso, l’energia cinetica dell’acqua che scorre sul letto del fiume aziona le turbine. A differenza delle centrali idroelettriche che impiegano le dighe per poter generare elettricità quando è necessaria, quelle poste sui corsi d’acqua operano continuamente senza poter regolare la produzione di energia.
Altri tipi di impianti, infine, permettono di pompare l’acqua da una riserva “bassa” ad una posta in un luogo più elevato. L’acqua, compiendo il percorso opposto, mette in moto delle turbine che producono energia idroelettrica. Inevitabilmente viene persa dell’energia per pompare l’acqua nel bacino superiore. Ciononostante, questi sistemi riescono a recuperare circa l’80% dell’energia prodotta.

Energia idroelettrica e ambiente

Sebbene l’energia idroelettrica non preveda l’emissione di gas serra e non favorisca il surriscaldamento globale, la costruzione e le operazioni di messa in opera delle centrali possono avere conseguenze ambientali e sociali poco piacevoli. Prima di proseguire, però, va precisato che eventuali effetti negativi dipendono strettamente dal luogo in cui viene costruito il progetto. Le dighe che hanno inondato una parte della vegetazione circostante potrebbero causare l’emissione di metano, un gas serra prodotto in seguito alla composizione della materia organica. I progetti per lo sfruttamento dell’energia idroelettrica, se non correttamente ideati ed applicati, sono potenzialmente pericolosi per la flora e la fauna acquifera in quanto alterano la quantità di acqua presente nel corso d’acqua e causano cambiamenti di temperatura e di condizioni ambientali sui fondali. Le dighe possono bloccare la migrazione dei pesci che nuotano controcorrente per raggiungere i luoghi adibiti al deposito delle uova. Anche il passaggio a valle del pesce può essere una sfida, dal momento che i giovani pesci possono rimanere incastrati nelle turbine della diga mentre si dirigono verso l’oceano.
Il modo in cui opera e viene gestita una centrale idroelettrica può però fare la differenza: ciascun progetto, infatti, può regolare i rilasci di acqua dalle dighe per assicurare la quantità di acqua necessaria alla proliferazione e allo sviluppo della biodiversità acquatica. I flussi possono anche essere programmati per simulare i modelli di flusso naturale, che aiutano a trasportare i sedimenti e imitare i segnali biologici che sarebbero altrimenti forniti dal loro ciclo naturale. L’ammodernamento delle centrali con attrezzature adattate al passaggio dei pesci e la rimozione di dighe in alcuni tratti di fiume importanti possono migliorare notevolmente l’accesso all’habitat a monte.

Il futuro dell’energia idroelettrica

I progressi che hanno dato vita a delle turbine “a misura di pesce” e le migliori tecniche di raccolta dei dati per aumentare l’efficacia delle tecnologie di passaggio dei pesci creano nuove interessanti opportunità per l’industria idroelettrica. Se costruiti in modo tale da minimizzare l’impatto ambientale e culturale, le centrali idroelettriche possono essere una fonte energetica rinnovabile dal valore inestimabile. Catturare l’energia dai corsi d’acqua potrebbe essere una valida strategia per ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili e, di conseguenza, un ottimo modo per migliorare lo stato di salute del Pianeta.
La possibilità di accelerare e ridurre la produzione di energia idroelettrica garantisce flessibilità sulla rete elettrica, che può potenzialmente rimpiazzare carbone e gas naturale e contribuire a integrare maggiori quantità di risorse energetiche rinnovabili variabili, come l’energia eolica e solare.