Il mondo delle energie rinnovabili è composto da diverse fonti, tutte con lo stesso obiettivo: generare energia pulita con zero emissioni di gas serra, utilizzando risorse naturali inesauribili. In questo articolo esploreremo il energia idroelettrica, una delle fonti di energia rinnovabile più efficienti che esista.
Spiegheremo nel dettaglio cos'è l'energia idroelettrica, come funziona, quali sono le sue caratteristiche più importanti, quali vantaggi e svantaggi presenta e quali tipologie di impianti idroelettrici esistono.
Cos'è l'energia idroelettrica
La energia idroelettrica è l'energia ottenuta sfruttando il movimento dell'acqua cadendo da un'altezza, che genera elettricità attivando una turbina. Questo processo sfrutta l'energia potenziale dell'acqua di un bacino o di un fiume, trasformandola prima in energia meccanica attraverso una turbina, e poi in energia elettrica attraverso un generatore.
Per sfruttare questa energia, in genere sono necessarie infrastrutture considerevoli, come una diga, per immagazzinare l’acqua e poi rilasciarla attraverso condotte forzate alle turbine. Esistono però diversi tipi di piante che variano a seconda di come vengono utilizzate.
L’elettricità generata attraverso l’energia idroelettrica viene prodotta con zero emissioni di gas inquinanti, il che la rende un’opzione molto interessante per ridurre l’impatto ambientale e muoversi verso un sistema energetico molto più sostenibile. Inoltre, un vantaggio fondamentale è che questa energia è rinnovabile, poiché il ciclo dell'acqua è continuo.
Parti di una centrale idroelettrica
Condizione fondamentale affinché un impianto idroelettrico funzioni correttamente è che sia ben strutturato. Pertanto, le parti principali che compongono un impianto idroelettrico sono:
- Diga: È la struttura fondamentale che immagazzina acqua e genera il gradiente necessario per ottenere energia potenziale. La diga può essere realizzata in cemento o terra, ma la sua funzione principale è quella di contenere l'acqua.
- Sfioratori: Questi sono responsabili rilasciare acqua in caso di eccesso, evitando che il serbatoio superi la sua capacità. Solitamente si trovano in cima alla diga e la loro missione è proteggere l'infrastruttura.
- Assunzione di acqua: Canalizza l'acqua verso il turbine. Un cancello regola la quantità d'acqua che passa ed è protetto da filtri per impedire l'ingresso di rifiuti.
- Centrale elettrica: Ecco i turbine e generatori che trasformano l’energia meccanica dell’acqua in elettrica. È il cuore della pianta.
- Turbine idrauliche: Convertire l'energia cinetica dell'acqua in energia rotazionale. I più comuni sono i Pelton, Francis e Kaplan, ciascuno per diversi livelli di portata e altezza.
- Generatore elettrico: Accoppiato alle turbine, il generatore ne converte la rotazione in energia elettrica.
- Trasformatore: Aumentare il tensione elettrica generato per facilitarne il trasporto su lunghe distanze.
- Linee di trasmissione: I cavi che portano l'energia elettrica alle reti di distribuzione.
Tipi di impianti idroelettrici
Il modo in cui viene progettato un impianto idroelettrico varia a seconda dell'ambiente, della portata d'acqua disponibile e del fabbisogno energetico. In questo modo troviamo tre tipologie principali di piante:
- Impianti passanti: Questo tipo di impianto non dispone di un serbatoio per immagazzinare l'acqua, ma la utilizza direttamente dal flusso del fiume. Gli impianti ad acqua fluente hanno solitamente un impatto ambientale minore e funzionano ininterrottamente.
- Centrali elettriche con serbatoio: In questi, l'acqua viene immagazzinata in a grande deposito controllato da una diga e rilasciato in base al fabbisogno energetico. Sono i più comuni e consentono un controllo efficiente dell'alimentazione elettrica.
- Impianti di pompaggio: Questi impianti sono particolarmente utili per la gestione delle eccedenze energetiche, poiché lo consentono pompare acqua in un serbatoio superiore quando la domanda di energia è bassa e rilasciarla per generare elettricità quando la domanda è elevata.
Oltre a queste tre tipologie principali esiste anche la possibilità di implementazione microimpianti idroelettrici, che sono versioni in miniatura di queste infrastrutture. Sono progettati per fornire energia a piccole comunità isolate o aree rurali, dove la connessione alla rete elettrica è limitata.
Vantaggi dell'energia idroelettrica
L’energia idroelettrica offre una serie di vantaggi che la rendono una delle fonti energetiche più attraenti in termini di efficienza e sostenibilità:
- È rinnovabile: Finché il ciclo dell’acqua continuerà a funzionare, l’energia idroelettrica sarà inesauribile.
- Non genera emissioni inquinanti: È una delle fonti di energia più pulite, poiché non produce gas serra o sostanze inquinanti durante il suo funzionamento.
- Alte prestazioni: I moderni impianti riescono a convertire fino al 90% dell'energia potenziale dell'acqua in energia elettrica, molto più efficiente rispetto ad altri tipi di energia.
- Regola il flusso dei fiumi: Le dighe aiutano a controllare le inondazioni e a stabilizzare il flusso dell’acqua, il che può essere utile in tempi di inondazioni o siccità.
- Capacità di memoria: I serbatoi possono essere utilizzati anche per immagazzinare acqua per altri scopi, come l'irrigazione o la fornitura di acqua potabile.
Svantaggi dell'energia idroelettrica
Sebbene presenti molteplici vantaggi, è necessario tenere conto anche dei suoi svantaggi, soprattutto per quanto riguarda la sua impatto ambientale:
- Alterazioni nell'ecosistema: La costruzione di dighe può interrompere il ciclo naturale dei fiumi, colpendo le specie che da essi dipendono per la riproduzione o per il cibo.
- Costi infrastrutturali elevati: Gli investimenti iniziali nella costruzione di dighe e centrali idroelettriche sono elevati.
- Dipendenza dalle condizioni meteorologiche: In periodi di siccità o di mancanza di pioggia, la produzione di elettricità può risentirne.
- Spostamento delle popolazioni: La costruzione di grandi bacini idrici può costringere le comunità locali a trasferirsi.
Nonostante questi inconvenienti, l’energia idroelettrica rimane un’opzione praticabile per molte regioni del mondo, purché questi impatti siano ridotti al minimo.
L'energia idroelettrica in Spagna
In Spagna, l’energia idroelettrica gioca un ruolo fondamentale nella matrice energetica. Attualmente il paese ne conta circa 800 impianti idroelettrici di diversa capacità, dalle grandi dighe alle micro centrali elettriche. Circa il 50% dell'energia idroelettrica spagnola è generata dai 20 impianti più grandi, molti dei quali hanno capacità superiori a 200 MW.
Anche i piccoli impianti idroelettrici, quelli che generano meno di 10 MW, sono in forte espansione grazie ai progressi tecnologici. Questi impianti permettono di generare energia in Aree remote senza la necessità di grandi infrastrutture. Inoltre, grazie alle nuove microturbine è possibile sfruttare anche piccoli corsi d'acqua e fiumi di montagna per produrre elettricità.
Negli ultimi anni, la Spagna ha scelto di modernizzare i propri impianti idroelettrici, massimizzandone l’efficienza e minimizzando l’impatto ambientale. Si stanno sviluppando tecnologie che consentono una maggiore flessibilità nel funzionamento degli impianti, che migliora la capacità di rispondere ai cambiamenti della domanda energetica.
Con la crescente domanda di energia rinnovabile, l’energia idroelettrica continuerà a svolgere un ruolo chiave nel mix energetico spagnolo.
Nel complesso, l’energia idroelettrica ha dimostrato di essere una delle fonti più affidabili ed efficienti per la produzione di elettricità su larga scala. Con il continuo progresso della tecnologia, è probabile che il suo ruolo acquisisca ancora più rilevanza nei prossimi anni, in particolare nelle regioni in cui le risorse idriche sono abbondanti.