FONTI PER LA PRODUZIONE DELL'ENERGIA ELETTRICA :L'ACQUA/IDROELETTRICA

ACQUA

Il ciclo dell'acqua, determinato dall'evaporazione dell'acqua terrestre, dalla formazione di nubi e dalle conseguenti precipitazioni piovose, mette a disposizione dell'uomo una straordinaria fonte energetica rinnovabile, la seconda dopo le biomasse. Alla sua origine c'è ancora una volta il sole, le cui radiazioni provocano l'evaporazione. Pur calcolando che solo lo 0,33% dell'energia solare ricevuta dalla Terra si traduce in precipitazioni atmosferiche, si tratta comunque di una cospicua quantità di energia. (Vedi immagine)
Nell'acqua sono presenti due tipi di energia: potenziale e cinetica.

Energia potenziale
Sia quando è sotto forma di pioggia , sia quando sgorga da una sorgente, l’acqua è costretta ad andare verso il "basso" a causa della presenza della forza di gravità. Tutti possiamo notare l'energia dell'acqua in una cascata; più il salto, ovvero la distanza tra il punto di inizio della caduta e il punto di arrivo, è alto, maggiore è l'energia che l'acqua cadendo sprigiona; quindi più l'acqua si trova in alto rispetto al punto di arrivo e maggiore è l'energia che potenzialmente l'acqua può sviluppare. L'energia potenziale è quindi l'energia della massa d'acqua in quiete, funzione della posizione iniziale dell'acqua e del suo punto di arrivo. Essa corrisponde quindi all'energia contenuta nei ghiacciai e nei bacini naturali o artificiali situati ad altezze elevate.

Energia cinetica
L'energia cinetica dell'acqua è l'energia posseduta da una massa di acqua in movimento e corrisponde quindi all’energia contenuta nell’acqua dei fiumi, dei torrenti e del mare; dipende dalla velocità e dalla massa dell'acqua in movimento. Le macchine idrauliche trasformano in energia meccanica il movimento dell'acqua. Da questa energia meccanica è poi semplice ottenere energia elettrica.

Sfruttamento
Grazie all'acqua si ottiene su tutta la Terra circa il 6,7% del complessivo fabbisogno energetico e oltre il 20% dell'energia consumata.
Il terzo mondo continua a fare affidamento su questa risorsa economicamente conveniente e pulita, ma messa in discussione a causa del grave impatto ambientale. I bacini artificiali, infatti, sconvolgono i precedenti equilibri ecologici, distruggono foreste e risorse faunistiche e generano serie ripercussioni sul clima. Zambia e Zimbabwe, dopo l'inaugurazione della diga di Kariba sullo Zambesi, coprono l'intero loro fabbisogno di energia elettrica con quanto è prodotto dagli impianti che, arrestando il corso del fiume, hanno dato vita a un lago di considerevoli dimensioni.
Nei paesi a più avanzato sviluppo economico, la preferenza per le centrali idriche non è venuta meno, ma si tende a privilegiare gli impianti piccoli, dal minor impatto ambientale. Oggi la tecnologia consente di ottenere energia a prezzi convenienti dando vita così all'installazione di impianti non solo nelle regioni di montagna ma anche in pianura. Nei paesi sviluppati il potenziale idroelettrico è stato fino ad ora adeguatamente utilizzato, soprattutto in quelle situazioni caratterizzate da una forte dipendenza dall'estero in campo energetico. Le possibilità di sfruttamento nei paesi in via di sviluppo, invece, viste le abbondanti risorse idriche, appaiono enormi, ma con tutte le riserve derivanti dalle considerazioni ecologiche indicate.
Nel nostro paese l'energia idroelettrica ha giocato un ruolo particolarmente rilevante dalla metà degli anni venti fino agli anni cinquanta. Negli ultimi venti anni si è registrato un sensibile calo, con un tasso che oggi tocca appena il 10%, poiché la forte crescita dei consumi energetici è stata fronteggiata per lo più con il ricorso alle centrali termoelettriche.
fossili.

ACQUA DEI FIUMI
E' un tipo di energia rinnovabile e quindi non soggetta ad esaurimento, ed è particolarmente importante per quei Paesi, come l'Italia, poveri di combustibili fossili.
E' utilizzata per la produzione di energia elettrica mediante le centrali idroelettriche: da sola fornisce 1/5 di tutta l'elettricità mondiale.
Le condizioni ideali per lo sfruttamento dell'energia dell'acqua sono: grandi altezze di caduta o grandi volumi di acqua. Si possono così sfruttare sia le acque dei bacini delle regioni montane, sia le enormi masse d'acqua dei grandi fiumi che cadono da pochi metri.
Nelle centrali a salto o di generazione e pompaggio , le acque dei fiumi e dei torrenti sono raccolte in grandi bacini artificiali, creati sbarrando le valli con dighe che consentono di accumulare acqua nei periodi di scarsa richiesta e di erogarla in tempi successivi, secondo le necessità. Provocando un salto, l'energia di posizione dell'acqua sviluppa energia cinetica e, facendo poi passare l'acqua attraverso le macchine idrauliche, questa energia viene trasformata in energia meccanica per azionare i generatori di corrente.
Per sfruttare direttamente i fiumi, come nelle centrali ad acqua fluente , è necessario costruire uno sbarramento attraverso il corso d'acqua, in modo da creare un salto tra monte e valle, anche se solo di poche decine di metri, ma per disporre di una certa potenza è necessaria una portata di acqua notevole. Non è possibile però formare una riserva idrica e l'acqua in sovrappiù tracima dalla traversa senza poter essere utilizzata.

ACQUA DEL MARE
Le onde di marea sono innalzamenti e abbassamenti (flussi e riflussi) delle acque, dovuti all'attrazione esercitata dalla Luna e dal Sole sulle masse oceaniche.
Agli effetti delle maree, l'attrazione lunare è molto superiore (poco più del doppio) a quella solare, in quanto, pur essendo la massa del Sole maggiore di quella della Luna, questa si trova molto più vicina alla terra. Quando Terra, Luna e Sole sono allineati, due volte al mese, ovvero durante le fasi di plenilunio e di novilunio (Luna piena e Luna nuova), le forze di attrazione si sommano e producono maree vive, particolarmente accentuate. Al contrario, quando Terra, Luna e Sole sono disposti secondo i vertici di un triangolo rettangolo, ovvero durante le fasi di quadratura, si verificano le minime oscillazioni mareali, dette maree morte.
Le ampiezze e le fasi delle onde di marea sono fortemente influenzate dalla disuniforme morfologia dei bacini oceanici e delle coste che determinano condizioni di risonanza e costituiscono fonti di attrito: in talune zone, specialmente dove esistono golfi molto lunghi e stretti, si verificano maree con ampiezza superiore ai 10 metri.
I periodi principali delle onde di marea sono attorno a 12 o 14 ore: in caso di maree semidiurne si hanno due massimi e due minimi livelli nelle 24 ore, in caso di maree diurne si ha un massimo e un minimo livello nella giornata.
Il sollevamento delle enormi masse di acqua racchiude un'immensa quantità di energia che, nei casi oltre i 10 metri, può avere anche uno sfruttamento pratico. Attualmente, tra le diverse sperimentazioni, l'unica che riesce a fornire una consistente quantità di energia elettrica è quella delle Centrali Mareomotrici.

Energia dal gradiente termico
La prima centrale per la conversione dell'energia termica degli oceani è nata nel 1996 al largo delle isole Hawaii e produce energia sfruttando la differenza di temperatura tra i diversi strati dell'oceano. L'energia solare assorbita dalla superficie del mare la riscalda, creando una differenza di temperatura fra le acque superficiali, che possono raggiungere i 25-28 gradi centigradi, e quelle situate per esempio ad una profondità di 600 metri, che non superano i 6-7 gradi centigradi. Le acque superficiali, più calde, consentono di far evaporare sostanze come ammoniaca e fluoro; i vapori ad alta pressione mettono in moto una turbina e un generatore di elettricità, passano in un condensatore e tornano allo stato liquido raffreddati dall'acqua aspirata dal fondo. Una differenza di 20 gradi centigradi basta a garantire la produzione di una quantità di energia economicamente sfruttabile. Attualmente si ha una potenza di 50 chilowatt, ma si pensa di poter arrivare a 2 megawatt anche se i costi sono molto alti. (Numerose piattaforme marine per l’estrazione di idrocarburi in disuso possono essere convertite per l’applicazione di questa tecnologia).