L’ultima volta che hai camminato lungo un fiume o nuotato in un lago probabilmente non hai pensato a loro come una delle più antiche fonti di generazione di energia elettrica nel mondo. La produzione di energia idroelettrica – l’energia creata dall’acqua che scorre – risale al IV secolo a.C. e rappresenta la parte più grande della produzione di energia rinnovabile nel mondo.
Tuttavia, è spesso esclusa dalle conversazioni politiche e dalle chiamate all’azione per aumentare la dipendenza dalle fonti di energia pulita in risposta al cambiamento climatico. Abbiamo esaminato ciò che rende l’energia idroelettrica diversa dalle altre fonti di energia pulita, come il solare o l’eolico; i suoi benefici e svantaggi e la tecnologia comune utilizzata per generare l’energia idroelettrica oggi.
Che cos’è l’energia elettrica idroelettrica?
Come già detto, l’energia idroelettrica si riferisce al processo di catturare il flusso d’acqua a valle e convertirlo in elettricità. Poiché l’energia è prodotta dall’acqua, le centrali idroelettriche si trovano di solito vicino a una fonte d’acqua, come un fiume. Naturalmente, più veloce scorre l’acqua e maggiore è il volume d’acqua, più elettricità è in grado di produrre una centrale idroelettrica.
Anche se le centrali idroelettriche variano per tipo, dimensione e tecnologia, la maggior parte dell’energia idroelettrica è creata seguendo più o meno la stessa procedura:
- Il flusso d’acqua è coordinato in una turbina ad acqua.
- Il volume del flusso d’acqua e il cambiamento di altitudine influenzano la turbina a girare
- Quando la turbina gira, il generatore associato produce energia
A causa della natura abbondante e auto-rinnovantesi dell’acqua di superficie, l’energia idroelettrica rientra nel secchio delle fonti di energia pulita, insieme all’energia prodotta dal sole o dal vento. In Canada, è la ragione per cui i sistemi elettrici del paese sono spesso etichettati come uno dei più puliti del mondo.
Tuttavia, ci sono degli svantaggi nella generazione idroelettrica, che spiegano in parte perché l’energia idroelettrica genera un po’ di controversie riguardo al suo status di fonte di energia pulita. Più grande è la struttura della diga, più elettricità produce, ma questo ha un costo. Arginare un fiume disturba gli habitat della fauna selvatica, blocca la migrazione dei pesci e nel corso degli anni può ridurre le popolazioni di pesci. Di conseguenza, la maggior parte degli stati americani sono riluttanti a contare l’energia idroelettrica per i mandati statali di energia rinnovabile, lasciando l’energia idroelettrica ai margini delle conversazioni sul cambiamento climatico, nonostante sia prodotta da una fonte rinnovabile.
A livello globale, l’energia idroelettrica è la principale fonte rinnovabile per la generazione di elettricità, fornendo quasi tre quarti di tutta l’elettricità rinnovabile. Nei soli Stati Uniti, è responsabile del 6,6% della produzione di energia su scala industriale e della seconda più alta produzione di energia rinnovabile (solo recentemente superata dall’elettricità generata dal vento).
La più grande centrale idroelettrica degli Stati Uniti è la Grand Coulee Dam sul fiume Columbia a Washington, uno stato che ottiene circa due terzi della sua elettricità dall’energia idroelettrica.
Da dove viene l’elettricità? L’acqua di superficie della terra è auto-rinnovabile? Da dove viene e ne esiste una quantità infinita?
Per capire l’energia idroelettrica, dobbiamo (brevemente) rivedere le lezioni di geografia di quinta elementare per ricordarci di qualcosa chiamato ciclo dell’acqua:
- Quando il sole illumina la superficie della terra, fa evaporare l’acqua nei fiumi, nei laghi e negli oceani.
- L’acqua evaporata (vapore) si condensa in nuvole e cade come pioggia e neve.
- Le gocce di pioggia e i fiocchi di neve vengono catturati in torrenti e fiumi, che si riversano in oceani e laghi e così il ciclo ricomincia
A causa della natura auto-ripetitiva, l’acqua di superficie è considerata una delle fonti energetiche rinnovabili della terra. Più precipitazioni (pioggia e neve) vengono raccolte nei fiumi e nei torrenti, più acqua è disponibile per la produzione di energia idroelettrica.
Quali tipi di tecnologia idroelettrica esistono?
L’idea di base della produzione di energia idroelettrica è di utilizzare la forza dell’acqua corrente per creare energia cinetica, ma c’è davvero più di un modo per ottenere questo effetto. La maggior parte delle centrali idroelettriche si basa sulla costruzione di dighe per trattenere l’acqua e rilasciarla attraverso l’apertura delle paratoie.
Guardiamo i tipi di tecnologia più comuni che ci sono oggi:
Impoundment – La tecnologia che molto probabilmente hai visto è quella degli impianti di impoundment. Questi grandi sistemi usano una diga per immagazzinare l’acqua del fiume in un serbatoio e rilasciarla (in base al bisogno di energia) per farla scorrere attraverso una turbina e farla girare. La turbina è collegata a un generatore, attraverso il quale l’energia viene poi immessa nella rete elettrica.
Accumulo pompato – Questa tecnologia è composta da due serbatoi, uno a un’altezza maggiore del secondo. L’acqua viene pompata e conservata nel serbatoio più alto e quando la domanda di elettricità (e il prezzo dell’elettricità) è alta, l’acqua viene rilasciata a valle, facendo girare le turbine situate nel serbatoio di livello inferiore.
Impianti run-of-river – Il più naturale degli impianti idroelettrici, gli impianti run-of-river generano elettricità da acqua che scorre naturalmente (come un fiume) senza una diga. Lo svantaggio di questo sistema è l’assenza di stoccaggio e l’intermittenza dell’energia generata, poiché il sistema deve fare affidamento sui flussi stagionali del fiume. Ci sono molti benefici – l’assenza di grandi dighe rende gli impianti run-of-river più economici, più veloci da costruire e più rispettosi dell’ambiente.
Svantaggi & Svantaggi dell’energia idroelettrica
La produzione di energia idroelettrica è buona o cattiva per l’ambiente? La risposta filosofica è che dipende. Sebbene sia ampiamente considerata una risorsa di energia rinnovabile che fornisce al mondo un’energia affidabile e a buon mercato, potrebbero non esserci molte ragioni per celebrare i sistemi idroelettrici, quando si tratta di preservare l’ambiente. Analizziamo la situazione.
Svantaggi della produzione di energia idroelettrica
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Fonte energetica pulita – Nonostante le polemiche, il fatto indiscutibile è che l’acqua è una fonte di energia rinnovabile (grazie al ciclo dell’acqua descritto sopra). Nessun combustibile viene bruciato e nessuna emissione diretta di carbonio viene rilasciata nell’atmosfera quando si genera energia idroelettrica, rendendola un’alternativa molto più ecologica del carbone o del gas naturale.
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Gestione/controllo locale – Il vantaggio spesso dimenticato della generazione idroelettrica è che, poiché l’acqua di solito non fa bene quando viaggia su distanze molto lunghe, l’energia idroelettrica è spesso consumata nello stato/territorio dove viene prodotta. La dipendenza dalle fonti internazionali di combustibile è ridotta e sostituita da un maggiore controllo a livello locale. |
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Flessibilità – Uno dei principali vantaggi che l’idroelettrico ha rispetto al solare è la sua caratteristica di flessibilità – se c’è un surplus di energia nella rete, l’acqua può essere facilmente accumulata e conservata per un uso successivo. È anche disponibile in qualsiasi momento ed è spesso utilizzato per colmare il vuoto nella domanda di energia rinnovabile quando il sole non splende o il vento non soffia. |
Svantaggi della produzione di energia idroelettrica
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Impatto sulle comunità locali & habitat naturale – Le dighe idroelettriche su larga scala bloccano il passaggio dei pesci in migrazione e possono causare danni permanenti ai pesci e ad altri animali selvatici, sconvolgere gli ecosistemi fluviali e le comunità circostanti e costringere i suoi residenti. |
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L’energia idroelettrica non è senza emissioni – Anche la promessa di elettricità senza carbonio dall’energia idroelettrica è stata minata. La putrefazione della vegetazione nei bacini artificiali causa il rilascio di bolle di metano, che rappresentano circa l’1,3% delle emissioni globali causate dall’uomo. Il metano rimane nell’atmosfera molto meno tempo dell’anidride carbonica; tuttavia, il suo contributo al riscaldamento globale è il triplo di quello del CO2. |
Non fare ancora la diga – Il futuro dell’energia idroelettrica
Nonostante i suoi difetti ambientali, l’energia idroelettrica dovrebbe continuare a svolgere un ruolo critico nella decarbonizzazione del sistema energetico. Dopo tutto, solo negli Stati Uniti la tecnologia è responsabile per:
- 7% della produzione di elettricità della nazione
- 97% di tutto lo stoccaggio di energia
- Circa 300.000 posti di lavoro negli Stati Uniti
Nel 2016, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha pubblicato un rapporto che dipinge il futuro della generazione idroelettrica a più del doppio entro il 2050. Dal momento che la tecnologia chiaramente non va da nessuna parte, una quantità significativa di sforzi viene spesa per renderla più intelligente, più sicura e più efficiente. Ciò include la costruzione di nuove dighe amiche dei pesci, l’implementazione di standard ambientali più severi e il miglioramento degli impianti esistenti in modo da non dover costruire nuove dighe.
Come molte altre industrie, anche l’industria idroelettrica beneficerà delle nuove tecnologie emergenti, come l’Internet of Things (IoT) o il machine learning. Un esempio è il progetto Wireless Sensors for Hydro Monitoring (WISY) sperimentato da una società italiana Enel Green Power (EGP) Questi sensori wireless sono in grado di raccogliere, analizzare e trasmettere tutte le informazioni sullo stato di un impianto idroelettrico in tempo reale, il che migliora notevolmente le sue prestazioni. Altre aziende, come Smart Hydro Power in Germania, stanno sperimentando nuove tecnologie di turbine che generano elettricità senza interrompere il flusso del fiume. Si spera che molte altre siano in arrivo.
Infine, l’energia idroelettrica è un’energia rinnovabile o non rinnovabile? Nonostante l’acqua sia una risorsa che si auto-riempie, la tecnologia responsabile della sua conversione in energia non è priva di conseguenze ambientali – l’interruzione dell’habitat dei pesci e le emissioni di metano tra le più gravi. Tuttavia, proprio come la scrittura di lettere si è evoluta in macchine da scrivere e alla fine in un’onnipotente informatica digitale, c’è la speranza che anche la secolare tecnologia idroelettrica finisca per evolversi – e continui a giocare un ruolo chiave nella transizione verso un mondo interamente rinnovabile.
Aggiornato il 06-12-20