QUALI SONO LE FONTI DI ENERGIA IDRAULICA

Nella panoramica di una sempre più ampia sensibilità dell'opinione pubblica alle fonti rinnovabili, spesso sfugge la distinzione tra fonti rinnovabili classiche e nuove. Le prime, rappresentate dal settore idroelettrico e geotermico, rappresentano, in realtà, uno dei più antichi metodi di approvvigionamento e produzione dell'energia: anch'esse, tuttavia, al pari delle fonti "nuove" sono interessate da un processo di rinnovamento tecnologico molto importante.

Le fonti rinnovabili classiche

Come già anticipato, le fonti classiche sono sfruttate per la produzione di energia a vario titolo sin dai tempi antichi. In particolare, l'energia dell'acqua è da sempre stata utilizzata per diverse attività, come per l'azionamento meccanico dei mulini. Allo stesso tempo, l'energia geotermica e quella idraulica sono state tra le prima impiegate per la produzione di elettricità, già a partire dall’età industriale.

Nonostante il loro primato cronologico rispetto alle fonti rinnovabili di più recente introduzione, come l'eolico e il solare, le fonti classiche continuano a mantenere un discreto tasso di utilizzo, anche grazie all'impiego di nuove tecnologie nel loro sviluppo e utilizzo da parte dell'uomo. Peraltro, i minori costi complessivi legati al loro sfruttamento rendono queste fonti di energia particolarmente adatte per alimentare le esigenze energetiche dei paesi in via di sviluppo, dal momento che non necessitano di particolari investimenti o competenze tecnologiche specifiche, sia per la costruzione dei relativi impianti che per la loro manutenzione.

Oggi potremmo considerare classiche anche la produzione di energia elettrica tramite impianti eolici e solari. Infatti, la loro diffusione è considerevolmente aumentata, anche grazie al loro miglioramento, che li ha resi più funzionali ed efficienti. La particolarità di queste due fonti rinnovabili, soprattutto per quanto riguarda il solare, è che esistono impianti di dimensioni ridotte e installabili in edifici, pubblici o privati, permettendo ai cittadini di produrre energia elettrica in modo autonomo, anche se in quantità minori rispetto alle centrali.

Grazie alle migliorie tecniche e tecnologiche di questi sistemi è diventato possibile procedere con l’installazione domestica. L’efficacia di pannelli fotovoltaici o di impianti eolici domestici permette agli utenti di risparmiare e di utilizzare meno energia proveniente dalle centrali, spesso di origine ignota. Inoltre, queste installazioni hanno un impatto ambientale molto ridotto.

L'energia idroelettrica

Procedendo ad un esame più dettagliato della fonte rinnovabile storicamente più utilizzata dall’uomo, quella idroelettrica, si può cominciare mettendo in luce che questa forma di energia si ottiene sfruttando il potenziale delle masse d'acqua movimentate dalla gravità o convogliate in apposite opere costruite dall'uomo, grazie a dighe, chiuse, canali e ponti.

L'acqua, in entrambi i casi, viene diretta ad azionare il movimento meccanico delle turbine, il cui movimento rotatorio aziona gli alternatori: in questo modo l'energia potenziale dell'acqua in caduta o in movimento, convertita in energia meccanica nel momento in cui aziona le turbine, diventa energia elettrica.

Più nello specifico, lo sfruttamento dell’energia cinetica derivante dal movimento dell’acqua avviene in centrali apposite. Gli impianti idroelettrici sono costruiti con diversi meccanismi che inducono lo spostamento delle acque, come dighe e canali, che vengono poi utilizzati per azionare le turbine, collegate a un alternatore, in modo che l’energia prodotta venga trasformata in energia elettrica. In generale il funzionamento di queste centrali avviene secondo questi passaggi:

• Fase 1: l’acqua viene raccolta in conche artificiali, presenti nelle dighe, dette anche bacini idroelettrici;
   
• Fase 2: partendo da questi bacini, l’acqua viene direzionata a valle attraverso delle condutture apposite, nel quale raggiunge velocità molto elevate;
   
• Fase 3: un sistema di turbine viene messo in moto dall’acqua proveniente dalle condutture e degli alternatori, ad esse collegati, trasforma l’energia cinetica dovuta al movimento delle turbine in energia elettrica.

La relativa semplicità di costruzione delle centrali idroelettriche spiega la loro enorme diffusione su tutto il pianeta: addirittura, in Italia, l'idroelettrico rappresenta circa il 15% della produzione nazionale di energia, confermando la sua importanza anche in materia di sviluppo sostenibile e eco-compatibile. Infatti, l'energia idroelettrica, dal punto di vista del processo produttivo e, soprattutto, delle emissioni derivate, è tra le forme di approvvigionamento energetico più pulite, con un tasso di rinnovabilità potenzialmente infinito.

Tuttavia, gli impianti a maggior efficienza comportano pur sempre un impatto ambientale, sotto forma di costruzione di dighe e chiuse che alterano irreversibilmente l’ecosistema. Il tasso tecnologico di questa fonte è giunto a livelli tali che negli ultimi anni si stanno studiando alcuni sistemi per impiantare centrali in mare, al pari delle centrali eoliche off-shore, per sfruttare l'energia idraulica proveniente dai moti ondosi delle correnti marine o delle maree: in questo caso, tuttavia, si parla non più di idroelettrico ma di energia mareomotrice.

L'energia mareomotrice

L’energia mareomotrice è, insieme all’energia idroelettrica, una tipologia di rinnovabile che – a seguito del rinnovato interesse verso queste fonti energetiche – sta riscuotendo un successo crescente. Con il termine mareomotrice si definisce la produzione di energia che sfrutta i naturali movimenti dell’acqua generati dalle maree, un fenomeno naturale che – ogni 28 giorni – si verifica per effetto gravitazionale del sole e della luna sulla Terra.

La produzione di energia mareomotrice avviene attraverso due modalità differenti:

• Centrali mareomotrici: si tratta di sistemi a barriera, installati in mare aperto o anche lungo i fiumi. Il loro funzionamento si basa sullo spostamento orizzontale delle masse d’acqua, durante la fase di alta marea. Dei bacini, artificiali o naturali, raccolgono l’acqua che viene poi lasciata defluire durante la bassa marea, attraverso delle tubature che presentano delle turbine interne. Queste ultime sono collegate a generatori di corrente elettrica, che trasformano l’energia cinetica delle turbine, prodotta dalla pressione e velocità che l’acqua acquisisce passando per le condutture idrauliche. Il problema di questa tipologia di centrali è che nonostante utilizzino una fonte rinnovabile hanno un impatto ambientale elevato e un costo molto alto;
   
• Idrogenatori: questo sistema è molto meno impattante delle centrali mareomotrici e ha un prezzo nettamente minore. Si tratta di turbine galleggianti, che possono essere poste in acque basse, in acqua alte o a mezz’acqua. La turbina si muove a causa delle correnti dell’acqua producendo così energia cinetica, che attraverso un alternatore viene convertita in energia elettrica. Il suo semplice funzionamento risulta comunque molto efficace, producendo all’incirca 3 kW di potenza elettrica per ogni metro quadrato d’acqua con una velocità di 3 m/s.

Negli ultimi anni la cura per l’ambiente è aumentata, portando anche a un’attenzione maggiore nei confronti dei processi di produzione dell’energia elettrica. Di conseguenza, lo sfruttamento dell’acqua e dei suoi movimenti è diventato sempre più importante. Per la salvaguardia del pianeta è necessario che tutti i processi siano sempre meno impattanti e, nonostante ci siano ancora molti passi da fare, il crescente utilizzo delle fonti di energia idraulica indica che l’industria dell’energia si sta muovendo nella giusta direzione.