Energia idroelettrica

Tra le fonti green, ovvero tra le forme di energia rinnovabile, oltre all'energia eolica e a quella fotovoltaica, troviamo l'energia idroelettrica.
L’energia ottenuta dall'acqua si annovera tra le più antiche fonti di energia rinnovabile.

Già nel 2000 a.C. i Sumeri, popolazione della Mesopotamia (ora Iraq) avevano modificato i corsi d’acqua per agevolare l’agricoltura, e gli Egizi, con il Nilo come fonte principale di vita, di scambi e commercio, scoprirono come l’acqua potesse essere utilizzata anche come fonte di energia. 
È, infatti, con l'invenzione della ruota idraulica, posta in fiumi e correnti, che trasformava l’energia cinetica in energia meccanica, che il movimento dell’acqua venne utilizzato presto e si diffuse dall'Asia Minore all'Impero Romano, antica Grecia e India. Gli Arabi, poi, nel Basso Medioevo, migliorarono questa tecnica per ampliarne l’uso: dall'irrigazione di campi alle bonifiche di zone paludose.

Nel Medioevo fecero seguito innovazioni ingegneristiche per quanto riguarda le ruote ad acqua, ma la rivoluzione nel campo dell’energia idrica arriva nel XIX secolo. 

Nell‘800 venne inventata la maniera di conservare l’energia elettrica e sfruttarla, nacquero le prime centrali idroelettriche e, attraverso l’invenzione delle turbine Francis, Pelton e Kepler (1913), si aumentò l’energia prodotta creando le prime centrali di energia idroelettrica. 
La prima centrale fu costruita nel 1879 negli Stati Uniti, presso le cascate del Niagara.

Lo sviluppo dell’energia idroelettrica è stato accompagnato, dalla seconda metà del XIX secolo fino all’inizio del XX secolo, dall’invenzione di diverse tipologie di turbine, utilizzate ancora oggi.

Nel 1880 venne brevettata la “ruota Pelton”, una turbina ad acqua a impulsi, opera del carpentiere statunitense Lester Allan Pelton.

Nel 1848, James B.Francis, un ingegnere inglese trasferitosi negli USA, inventò una turbina con il 90% di efficienza (denominata turbina Francis), e nel 1913 il Professore austriaco Viktor Kaplan sviluppò una turbina caratterizzata da un’elica con pale regolabili, che fu realizzata per un'industria tessile della Bassa Austria.

Lo sviluppo del settore idrolettrico in Italia e in Europa

In Italia, la presenza di numerosi corsi d’acqua e la strutturale carenza di carbone come fonte energetica, fecero sì che, fin da subito, l’energia idroelettrica diventasse un’importante fonte di approvvigionamento energetico. Nel 1895 venne attivata la prima grande centrale idroelettrica a Paderno d’Adda da Edison, società nata nel 1884 dal Comitato di Giuseppe Colombo, che aveva già creato nel 1883 a Milano la prima centrale termica destinata a illuminare la città. Ad oggi, l’energia ottenuta dalle centrali idroelettriche italiane copre il 15% dell’intera produzione nazionale e costituisce il 40% di quella pulita.
Il futuro dell’idroelettrico in Italia difficilmente sarà caratterizzato da grandi impianti, la cui costruzione è stata di fatto terminata dopo il 2000. Tuttavia, l’Italia si colloca al quarto posto per energia idroelettrica generata in Europa, subito dopo Norvegia, Svezia e Francia. In Italia la potenza installata ha raggiunto i 18900 MW.
Si ricorre sempre più al “mini” idroelettrico, rappresentato da impianti di taglia inferiore ai 500 kW, che hanno un minore impatto ambientale e necessitano di investimenti più contenuti rispetti alle centrali “classiche”.                 
In Europa la potenza complessiva di rinnovabili installata ha raggiunto i 650.000 MW e l’idroelettrico rappresenta il valore più alto tra le fonti rinnovabili, avendo raggiunto i 222.000 MW (seppur con un trend di crescita ridotto nell’ultimo decennio, a differenza di altre fonti come il solare, cresciuto con un tasso molto elevato). 

Come funziona una centrale idroelettrica?

L’energia idroelettrica si basa su due elementi essenziali: l’acqua (laghi, fiumi) e la forza di gravità. 
Per sfruttare l’acqua producendo energia elettrica è necessario racchiuderla all’interno di un bacino idrico, di solito un lago artificiale protetto da una diga posta a monte che forma uno sbarramento che impedisce all'acqua di scendere a valle in modo naturale.                                                      
Una serie di grandi condotte ha il compito di convogliare l’acqua a grande velocità fino a valle, dove la centrale vera e propria ospita le turbine. 
Grazie al dislivello creato dal percorso delle condotte, l’acqua aumenta progressivamente la sua energia e, una volta nella centrale, mette in movimento le turbine che, collegate meccanicamente ad un alternatore, producono energia elettrica. 
A quel punto l’elettricità viene fatta passare in un trasformatore, che abbassa l’intensità della corrente e innalza la tensione per favorirne l’immissione nella rete. 
Gli impianti idroelettrici possono essere ad acqua fluente (posizionati sul corso d'acqua), a bacino (l'acqua è raccolta in un bacino) oppure ad accumulo (in tal caso, l'acqua viene portata in quota con l'ausilio di pompe).