Il futuro dell’idroelettrico

È la fonte di energia rinnovabile più antica, più rodata e più efficiente. Fin dai suoi albori l’umanità ha sfruttato l’acqua per irrigare le colture ma anche per ricavare forza lavoro attraverso mulini, viti di Archimede e, più tardi, turbine con cui generare elettricità.

In Italia le centrali idroelettriche soddisfano una quota significativa del fabbisogno elettrico nazionale e sono la principale fonte rinnovabile di energia, oltre a svolgere un ruolo fondamentale nel presidio del territorio (ambienti fluviali) e nella regimazione idrica dei corsi d’acqua.

L’idroelettrico ha sempre svolto e continuerà a svolgere un ruolo di primaria importanza nel panorama energetico nazionale e internazionale. A differenza infatti di altre fonti come il solare e l’eolico, l’idroelettrico presenta elevata densità di energia, è programmabile e non crea problemi di stabilità nella gestione della rete.

Queste caratteristiche, abbinate alla lunga vita degli impianti che può arrivare anche a 100 anni, hanno consentito all’idroelettrico di essere ancora oggi, nonostante la repentina crescita negli ultimi anni di solare e eolico, la prima fonte rinnovabile per potenza installata con una produzione che arriva a coprire il 20% dell’intero fabbisogno nazionale (ca. il 40% dell’intera generazione rinnovabile).

Alla luce della attuale crisi energetica aggravata dalla guerra in Ucraina, il ruolo strategico dell’idroelettrico nel panorama energetico italiano assume oggi più che mai centrale per accelerare un percorso di transizione energetica; da un lato il tema della proroga delle grandi derivazioni, che si stima attiverebbe investimenti in revamping del parco idroelettrico esistente per 9 miliardi di euro, con un incremento della producibilità stimato tra il 5 e il 10% rispetto alla scenario attuale (il fabbisogno di ca.1 milione di famiglie), e dall’altro una sempre maggiore penetrazione del mini-idroelettrico, attraverso la realizzazione di nuove centrali di piccola taglia, integrati al territorio.

Vediamoli insieme.

Mini-idroelettrico: caratteristiche e peculiarità

Tipologie impiantistiche

I piccoli impianti idroelettrici, sia mini che micro, sono generalmente caratterizzati da salti d'acqua modesti e da portate non confrontabili con quelle dei grandi impianti.
Al di là delle possibili differenze specifiche tra "micro" e "mini", i quattro fondamentali componenti impiantistici di un piccolo impianto idroelettrico sono:

• Turbina idraulica
• Generatore
• Quadro elettrico 
• Sistema di controllo e regolazione

Nel caso di utenze isolate dalla rete elettrica, è indispensabile prevedere anche dei dissipatori, in modo che l'elettricità non utilizzata venga deviata verso resistenze elettriche che possono riscaldare l'acqua per usi sanitari e per il riscaldamento degli ambienti.   

Normalmente sia il micro che il mini idroelettrico hanno un ridotto impatto ambientale, poichè consentono di utilizzare anche sistemi idrici artificiali o semi-artificiali, come ad esempio gli acquedotti e i canali irrigui. In ogni caso tutti gli impianti idroelettrici sono tenuti al rispetto del deflusso minimo vitale (DMV) del corso d'acqua.  

Il DMV individua la quantità minima di acqua che deve essere assicurata, sotto forma di rilascio a valle dell'impianto, affinchè un corso d'acqua mantenga le caratteristiche quantitative e qualitative tali da assicurare la salvaguardia di flora e fauna. In base alla modalità di approvvigionamento della risorsa idrica, i piccoli impianti idroelettrici sono riconducilbili a due principali tipologie:
Impianti ad acqua fluente

Impianti in condotte idriche e acquedotti

Impianti in fiumi e canali irrigui

Gli impianti idroelettrici localizzati nell'alveo di fiumi e canali irrigui sono caratterizzati normalmente da portate d'acqua elevate e da bassi salti. Essendo impianti privi di serbatoi o di sistemi di accumulo dell'acqua, la portata utilizzabile (e quindi la potenza istantanea della turbina) è pari alla quantità di acqua intercettata dalle opere di presa. La quantità d'acqua utilizzabile per scopi elettrici è condizionata sia dalle eventuali diminuzioni stagionali che dal rispetto del deflusso minimo vitale. Dal punto di vista tecnico, gli impianti ad acqua fluente sono realizzati attraverso un sistema di sbarramento, posto trasversalmente al corso d'acqua, e da un'opera di presa che canalizza l'acqua verso la centrale elettrica.

La canalizzazione dell'acqua verso la turbina può essere effettuata ricorrendo o meno ad un apposito canale di derivazione. In assenza del canale di derivazione, è la stessa diga di sbarramento a comprendere le opere di presa, la centrale elettrica e lo scarico dell'acqua. Lo sfruttamento di canali irrigui ha un limitato impatto ambientale, poichè consente di operare su corsi d'acqua completamente o parzialmente artificiali e comunque inseriti in contesti già antropizzati.

Impianti in torrenti montani

Il principio di funzionamento e le caratteristiche costruttive sono simili a quelle degli impianti realizzati in fiumi e canali irrigui. Diversamente da questi, però, gli impianti idroelettrici che sfruttano acque torrentizie sono impianti ad alta caduta, che utilizzano dislivelli anche di parecchie decine di metri e portate d'acqua spesso limitate. Grazie ad una traversa o ad una piccola diga posta a monte della centrale, parte dell'acqua viene fatta scorrere in un canale a cielo aperto, che porta ad un piccolo bacino di carico situato al termine del canale stesso.

Da qui l'acqua viene convogliata alla turbina tramite una condotta forzata oppure con un canale a cielo aperto (soluzione più economica). L'acqua infine, dopo avere attraversato la turbina, viene restituita allo stesso corso d'acqua.  
Un’ottima soluzione, che permette di risparmiare risorse economiche e di limitare l'impatto ambientale, consiste nell'utilizzo (o riutilizzo) di condotte e bacini già presenti nel territorio e impiegati anche per altri scopi (irrigazione, controllo delle piene, ecc.).

Impianti in condotte idriche e acquedotti

Si tratta di una soluzione tecnica concepita e sviluppata in tempi abbastanza recenti. Consiste nel recupero energetico dell'acqua convogliata dagli acquedotti verso gli impianti di trattamento per la potabilizzazione, prima di essere distribuita agli utenti finali. Usualmente l'acqua potabile proviene da serbatoi di accumulo collegati a tubature in pressione. L'elevata pressione dell'acqua viene dissipata, a valle delle condotte, attraverso delle valvole di sfiato. Installare una turbina idraulica alla fine delle tubazioni dell'acqua consente di produrre elettricità utilizzando energia cinetica che normalmente non viene valorizzata. 

Uno dei principali vantaggi di questo tipo di impianti deriva dai buoni dislivelli di quota che caratterizzano gli acquedotti montani. Oltre che negli acquedotti, questa soluzione è adottabile anche in altri complessi idrici, come ad esempio nei sistemi di bonifica. 

Fonte: https://www.rinnovabili.it/energia/idroelettrico/mini-idro-di-comunita/