Cos'è l'energia idroelettrica?

L'energia idroelettrica, o energia idraulica, è una delle fonti di energia rinnovabile più antiche e più grandi. L'energia idroelettrica utilizza il flusso naturale dell'acqua in movimento per generare elettricità. L'energia idroelettrica attualmente rappresenta il 27,37% della generazione totale di elettricità rinnovabile su scala industriale (elettricità generata su larga scala) negli Stati Uniti e il 5,86% della generazione totale di elettricità su scala industriale negli Stati Uniti, mentre l'energia idroelettrica ad accumulo pompato (PSH) fornisce il 96% di tutto l'accumulo di energia su scala industriale negli Stati Uniti.

Mentre la diga di Hoover può essere una delle centrali idroelettriche più riconoscibili al mondo, gli impianti idroelettrici sono di tutte le forme e dimensioni. Alcuni possono essere molto grandi, ma possono anche essere minuscoli, sfruttando i flussi d'acqua in impianti idrici municipali o canali di irrigazione. Gli impianti possono anche essere ‘senza diga’ con derivazioni o impianti a filo d'acqua che incanalano parte di un corso d'acqua attraverso una centrale elettrica prima che l'acqua si ricongiunga al fiume principale. Qualunque sia il metodo, l'energia idroelettrica è facile da ottenere e ampiamente utilizzata. Alcuni stati, come Washington, si affidano pesantemente all'energia idroelettrica, ricavando circa il 60% della sua elettricità nel 2023 da impianti idroelettrici.

L'energia idroelettrica svolge anche un ruolo chiave nel mantenere stabile la rete. Uno studio condotto dal National Laboratory of the Rockies sulla flessibilità dell'energia idroelettrica ha rilevato che la capacità fissa, la quantità minima garantita di energia elettrica che un impianto sarà in grado di erogare, degli impianti idroelettrici statunitensi è stimata in oltre 24 GW. Questo è sufficiente per alimentare tra 16 e 24 milioni di case. Sostituire questa capacità con lo stoccaggio richiederebbe la costruzione di 24 GW di impianti di stoccaggio da 10 ore. Non solo questa quantità di stoccaggio—al di fuori degli impianti idroelettrici—non esiste oggi negli Stati Uniti, ma aggiungerli alla rete potrebbe essere costoso e richiedere tempo. 

Come funziona l'energia idroelettrica?

Le tecnologie idroelettriche generano energia sfruttando le differenze di elevazione. Questo viene solitamente creato da una diga o da una struttura di derivazione che interrompe il flusso dell'acqua in un fiume. Il video "Hydropower 101" del Dipartimento dell'Energia spiega come funziona l'energia idroelettrica ed evidenzia alcuni degli sforzi di ricerca e sviluppo dell'Ufficio delle Tecnologie dell'Energia Idrica (WPTO) in quest'area. 

Qual è il costo dell'energia idroelettrica?

L'energia idroelettrica è una fonte di elettricità conveniente. L'energia idroelettrica sfrutta l'energia da una risorsa naturale abbondante e facilmente accessibile — l'acqua in movimento. Gli stati che ottengono la maggior parte della loro elettricità dall'energia idroelettrica, come Idaho, Washington e Oregon, sono in grado di ridurre le bollette energetiche per i loro residenti. 

Rispetto ad altre fonti di elettricità, l'energia idroelettrica ha anche costi relativamente bassi per tutta la durata di un progetto, inclusi costi come manutenzione, operazioni e carburante. Come per qualsiasi progetto importante, costi iniziali significativi sono inevitabili. Ma la maggiore durata dell'energia idroelettrica (in genere 65-85 anni) e i bassi costi di esercizio e manutenzione riducono il costo medio annuo degli impianti. Ciò è dovuto alle apparecchiature utilizzate negli impianti idroelettrici, che spesso funzionano per periodi di tempo più lunghi senza la necessità di sostituzioni o riparazioni, risparmiando denaro a lungo termine.

I costi di installazione per i grandi impianti idroelettrici consistono principalmente in lavori di costruzione civile (la costruzione di dighe, tunnel e altre infrastrutture necessarie) e costi delle apparecchiature elettromeccaniche (macchinari per la generazione di elettricità). L'energia idroelettrica è una tecnologia specifica per il sito che consente di ridurre al minimo questi costi nella fase di pianificazione attraverso un'adeguata selezione della posizione e del progetto.

Quali sono i vantaggi dell'energia idroelettrica?

I vantaggi dell'energia idroelettrica sono stati riconosciuti e sfruttati per migliaia di anni. Oltre ad essere una forma di energia rinnovabile ed economicamente vantaggiosa, gli impianti idroelettrici possono fornire energia alla rete immediatamente. Ciò consente agli impianti di fungere da forma di alimentazione di backup flessibile e affidabile durante le principali interruzioni o interruzioni di corrente. L'energia idroelettrica offre anche diversi vantaggi al di fuori della generazione di elettricità, come il controllo delle inondazioni, il supporto all'irrigazione e l'approvvigionamento idrico.

Qual è la storia dell'energia idroelettrica?

La storia dell'energia idroelettrica risale a migliaia di anni fa. L'evoluzione della moderna turbina idroelettrica iniziò a metà del 1700 quando un ingegnere idraulico e militare francese, Bernard Forest de Bélidor, scrisse Architecture Hydraulique. Molti sviluppi chiave nella tecnologia idroelettrica si verificarono durante la prima metà del XIX secolo. Il secolo scorso ha visto ancora più progressi che hanno contribuito a rendere l'energia idroelettrica una parte integrante e conveniente del mix energetico nel mondo.