L’energia idroelettrica è una delle forme più antiche e consolidate di energia rinnovabile, nonché una delle più produttive e affidabili. In Italia rappresenta circa il 40% della produzione da fonti rinnovabili, contribuendo ogni anno per il 20% circa all’energia elettrica complessiva.
Ma cos’è esattamente l’energia idroelettrica, come funziona, quali sono i suoi vantaggi (e i suoi limiti) e quali innovazioni la renderanno ancora più efficiente e sostenibile nel futuro?
Scopriamo tutto ciò che c’è da sapere su questa risorsa energetica fondamentale per affrontare la transizione ecologica e ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.
Cos’è l’energia idroelettrica
L’energia idroelettrica, detta anche energia idraulica, è un’energia pulita che sfrutta il movimento dell’acqua e la forza di gravità per generare energia cinetica, trasformata poi in energia elettrica tramite turbine collegate ad alternatori.
Il concetto è semplice ma potente: l’acqua, raccolta in un bacino naturale o artificiale, viene fatta scendere a valle lungo condotte forzate. Il dislivello genera una velocità sufficiente a mettere in moto le turbine. Da lì, l’alternatore converte l’energia meccanica in elettricità, che viene poi trasportata e distribuita tramite la rete.
Si tratta di una fonte rinnovabile, perché dipende dal ciclo naturale dell’acqua (precipitazioni, scioglimento dei ghiacciai, fiumi, laghi) e sostenibile, grazie al basso impatto emissivo e all’alta efficienza energetica, che può superare il 90% nella trasformazione.
Energia idroelettrica: un po’ di storia
L’uso della forza dell’acqua risale a tempi antichissimi. Già Greci e Romani sfruttavano la potenza dell’acqua per azionare mulini destinati alla macinazione del grano. Nel Medioevo, gli Arabi del Nord Africa perfezionarono questo sistema, sviluppando la ruota idraulica, utile per l’irrigazione e la bonifica di territori paludosi.
Il salto di qualità avvenne però tra la fine dell’800 e l’inizio del ’900, con l’evoluzione della ruota in turbina, e la nascita delle prime centrali idroelettriche moderne. Un caso emblematico è la centrale sulle cascate del Niagara (1891), tra le prime al mondo. In Italia, l’idroelettrico ha avuto un ruolo centrale fino al secondo dopoguerra, arrivando a coprire quasi il 100% della produzione elettrica nazionale.
Come funziona una centrale idroelettrica
Il principio alla base è la trasformazione dell’energia potenziale gravitazionale di una massa d’acqua in movimento in energia elettrica. Il processo avviene in tre fasi:
- Accumulo: l’acqua è contenuta in un bacino naturale o artificiale, spesso sormontato da una diga che ne regola il flusso.
- Convogliamento: tramite condotte forzate, l’acqua viene fatta scendere a valle, sfruttando il dislivello per acquisire velocità.
- Conversione: nella centrale, l’acqua aziona una turbina che, collegata a un alternatore, produce energia elettrica.
Alla fine del processo, l’acqua viene reimmessa nel fiume o utilizzata in modo circolare (come nei sistemi a pompaggio). Il ciclo, essendo naturale, si può rinnovare potenzialmente all’infinito, a patto che non manchi la risorsa primaria: l’acqua.
I tre principali tipi di impianti idroelettrici
A seconda della conformazione geografica e delle esigenze energetiche, esistono tre categorie principali di centrali idroelettriche:
1. Centrale ad acqua fluente
Sfrutta il flusso costante di un fiume o torrente. L’acqua scorre naturalmente da monte a valle e aziona la turbina lungo il percorso. È la soluzione a minore impatto ambientale, ma anche quella con produzione più variabile.
2. Centrale a bacino (a deflusso regolato)
L’acqua viene accumulata in un invaso artificiale (diga) e poi rilasciata in modo controllato. Permette una gestione flessibile della produzione e una maggiore stabilità nel fornire energia, soprattutto nei periodi di picco di domanda.
3. Centrale di pompaggio (o ad accumulo)
In momenti di bassa richiesta energetica, l’acqua viene pompata in quota da un bacino inferiore a uno superiore. Quando la richiesta aumenta, l’acqua scende a valle producendo elettricità. È un sistema usato anche per immagazzinare energia, ad esempio quella prodotta da fotovoltaico o eolico in eccesso.
La turbina idroelettrica: cuore del sistema
Il componente chiave di ogni centrale è la turbina idroelettrica, che trasforma l’energia cinetica dell’acqua in energia meccanica. Ne esistono tre tipologie principali, selezionate in base al dislivello e alla portata d’acqua:
- Turbina Francis: la più utilizzata, adatta a dislivelli tra 10 e 400 metri. Lavora a flusso centripeto.
- Turbina Pelton: ideale per dislivelli elevati (fino a 1400 metri) e portate contenute. È simile a una ruota a cucchiai.
- Turbina Kaplan: perfetta per piccoli dislivelli e portate elevate (oltre 200 m³/s), funziona come un’elica navale.
L’efficienza di conversione è elevatissima, spesso superiore al 90%, rendendo l’idroelettrico una delle fonti più performanti nel rapporto input/output.
Le dighe: ingegneria e regolazione dell’acqua
Elemento strutturale fondamentale per molte centrali a bacino è la diga, un’opera idraulica che trattiene grandi masse d’acqua creando un invaso artificiale. Le dighe possono essere:
- A gravità, che si oppongono al flusso grazie al proprio peso.
- Ad arco, che scaricano la pressione lateralemente verso le pareti rocciose.
- A cupola o a volta, che combinano efficienza strutturale e minore uso di materiali.
Le dighe più moderne sono dotate di sistemi di sfioro, canali di scarico e monitoraggi digitali per garantirne sicurezza e funzionalità. Alcune raggiungono altezze vertiginose: la Jinping-I in Cina è attualmente la più alta al mondo con 305 metri, ma sarà superata dalla diga di Rogun in Tagikistan (335 m).
Energia idroelettrica in Italia e nel mondo
In Italia, l’energia idroelettrica è da sempre una delle principali fonti energetiche. Il nostro Paese, grazie alla conformazione montuosa e alla presenza di numerosi corsi d’acqua, ha sviluppato un’eccellente rete di impianti:
- Oltre 4.800 centrali idroelettriche attive, di cui la maggior parte concentrate in Lombardia, Piemonte, Trentino, Veneto e Valle d’Aosta.
- Circa il 40% della produzione rinnovabile e il 20% del totale elettrico nazionale proviene da fonti idroelettriche.
- Secondo Terna, la potenza installata è compresa tra 35.000 e 50.000 GWh/anno, con oltre 15.000 addetti nel settore.
A livello globale:
- La Cina è il primo produttore mondiale di energia idroelettrica, seguita da Brasile, Canada e Stati Uniti.
- In Norvegia, il 99% dell’energia prodotta è idroelettrica.
- Svizzera, Austria, Svezia e Islanda fanno largo affidamento su questa fonte, sfruttando il territorio montano e i bacini glaciali.
Vantaggi dell’energia idroelettrica
L’idroelettrico è una delle fonti energetiche più pulite, efficienti e affidabili al mondo. I principali benefici includono:
Energia rinnovabile e sostenibile
L’acqua, alimentata dal ciclo naturale delle precipitazioni, è una risorsa potenzialmente inesauribile, che permette un approvvigionamento stabile e prevedibile.
Alta efficienza
Gli impianti idroelettrici hanno rendimenti superiori rispetto ad altre fonti rinnovabili: fino al 90-95% di efficienza nella conversione.
Bassi costi operativi
Dopo l’investimento iniziale, i costi di esercizio e manutenzione sono molto contenuti. L’energia prodotta ha quindi un costo competitivo nel lungo periodo.
Supporto alla rete elettrica
Gli impianti a pompaggio o con bacino permettono di regolare la produzione in base alla domanda, rendendo l’idroelettrico utile anche per bilanciare le fonti intermittenti (es. solare, eolico).
Svantaggi e impatti ambientali dell’idroelettrico
L’energia idroelettrica ha molti vantaggi, ma non è esente da criticità:
Impatto ambientale locale
La costruzione di dighe può causare:
- Disboscamenti e alterazione del paesaggio
- Spostamento di popolazioni locali
- Modifica degli ecosistemi acquatici
- Ostacolo alla migrazione dei pesci
Oggi si stanno sviluppando turbine “fish-friendly” e scale di risalita per mitigare questi effetti.
Dipendenza dalle condizioni climatiche
Eventi estremi e siccità prolungate – come quelle che hanno colpito l’Italia nel 2022 – possono ridurre notevolmente la produzione idroelettrica. Questo aspetto rende importante la diversificazione del mix energetico.
Costi iniziali elevati
La realizzazione di una diga o impianto può richiedere investimenti miliardari e tempi di costruzione lunghi, con impatti economici e burocratici rilevanti.
Sviluppi futuri dell’idroelettrico
Il futuro dell’idroelettrico sarà sempre più tecnologico, modulare e sostenibile:
- Impianti più flessibili, capaci di adattarsi a variazioni della portata mantenendo alta l’efficienza.
- Micro e mini-idroelettrico, pensato per aree rurali e comunità isolate, sfruttando anche piccoli corsi d’acqua.
- Ruote idrauliche e Vite di Archimede, ideali per flussi lenti e a basso dislivello.
- Energia mareomotrice e del moto ondoso, che estende il principio idroelettrico a oceani e mari.
- Sistemi di pompaggio avanzati, per immagazzinare l’energia in eccesso e rilasciarla nei momenti di punta.
Nel complesso, il settore continuerà a evolversi, puntando su soluzioni a basso impatto ambientale, elevata integrazione nella rete e innovazione continua.
L’energia dell’acqua come alleata del futuro
L’energia idroelettrica è una risorsa preziosa per affrontare le sfide della transizione energetica, ridurre l’uso di fonti fossili e garantire sicurezza energetica in un contesto di cambiamenti climatici sempre più estremi.
Pur con alcune criticità, il bilancio resta fortemente positivo: alta efficienza, costi contenuti nel tempo, modularità e possibilità di innovazione continua. Per questo motivo, anche nei prossimi decenni, l’idroelettrico resterà centrale nel mix energetico nazionale e internazionale.