L’energia idroelettrica viene prodotta spostando l’acqua. Hydro deriva dalla parola greca per acqua.
L’energia idroelettrica è in uso da migliaia di anni. Gli antichi romani costruivano turbine, che sono ruote girate dall’acqua che scorre. Le turbine romane non venivano utilizzate per l’elettricità, ma per macinare i cereali per fare farina e pane.
I mulini ad acqua forniscono un’altra fonte di energia idroelettrica. I mulini ad acqua, che erano comuni fino alla rivoluzione industriale, sono grandi ruote di solito situate sulle rive di fiumi moderatamente fluenti. I mulini ad acqua generano energia che alimenta attività diverse come la macinazione del grano, il taglio del legname o la creazione di fuochi caldi per creare acciaio.
La prima centrale idroelettrica degli Stati Uniti fu costruita sul fiume Fox nel 1882 ad Appleton, nel Wisconsin. Questo impianto alimentato due cartiere e una casa.
Sfruttare l’energia idroelettrica
Per sfruttare l’energia proveniente dall’acqua corrente, l’acqua deve essere controllata. Viene creato un grande serbatoio, di solito arginando un fiume per creare un lago artificiale, o serbatoio. L’acqua viene incanalata attraverso tunnel nella diga.
L’energia dell’acqua che scorre attraverso i tunnel della diga fa girare le turbine. Le turbine fanno muovere i generatori. I generatori sono macchine che producono elettricità.
Gli ingegneri controllano la quantità di acqua lasciata attraverso la diga. Il processo utilizzato per controllare questo flusso d’acqua è chiamato sistema di aspirazione. Quando è necessaria molta energia, la maggior parte dei tunnel per le turbine sono aperti e milioni di litri d’acqua scorrono attraverso di loro. Quando è necessaria meno energia, gli ingegneri rallentano il sistema di aspirazione chiudendo alcuni tunnel.
Durante le inondazioni, il sistema di aspirazione è aiutato da uno sfioratore. Uno sfioratore è una struttura che permette all’acqua di fluire direttamente nel fiume o altro corpo d’acqua sotto la diga, bypassando tutti i tunnel, turbine e generatori. Gli sfioratori impediscono alla diga e alla comunità di essere danneggiati. Gli sfioratori, che sembrano lunghe rampe, sono vuoti e asciutti la maggior parte del tempo.
Dalle correnti d’acqua alle correnti elettriche
I grandi fiumi a flusso rapido producono la maggior energia idroelettrica. Il fiume Columbia, che fa parte del confine tra gli stati Uniti di Washington e Oregon, è un grande fiume che produce enormi quantità di energia idroelettrica.
La diga di Bonneville, una delle tante dighe sul fiume Columbia, ha 20 turbine e genera più di un milione di watt di potenza ogni anno. Questo è abbastanza energia per alimentare centinaia di migliaia di case e aziende.
Anche le centrali idroelettriche vicino alle cascate possono creare enormi quantità di energia. L’acqua che si schianta sulla linea di caduta è piena di energia. Un famoso esempio di questo è la centrale idroelettrica di Niagara Falls, che attraversa il confine tra Stati Uniti e Canada.
L’energia idroelettrica generata dalle Cascate del Niagara è divisa tra lo stato americano di New York e la provincia canadese dell’Ontario. Gli ingegneri di Niagara Falls non possono spegnere le cascate, ma possono limitare severamente l’assunzione e controllare la quantità di acqua che scorre sopra la cascata.
La più grande centrale idroelettrica del mondo è l’enorme diga delle Tre Gole, che attraversa il fiume Yangtze in Cina. È alto 185 metri (607 piedi) e spesso 115 metri (377 piedi) alla sua base. Ha 26 turbine e sarà in grado di generare più di un miliardo di watt di potenza. La diga delle Tre Gole è in funzione, ma gli ingegneri stanno ancora lavorando al sistema. Stanno aggiungendo ancora più turbine e generatori al progetto.
Energia idroelettrica e ambiente
L’energia idroelettrica si basa sull’acqua, che è una fonte di energia pulita e rinnovabile. Una fonte di energia rinnovabile è quella che non si esaurirà. L’energia rinnovabile proviene da fonti naturali, come vento, luce solare, pioggia, maree ed energia geotermica (il calore prodotto all’interno della Terra). Le fonti di energia non rinnovabili includono carbone, petrolio e gas naturale.
L’acqua è rinnovabile perché il ciclo dell’acqua si ricicla continuamente. L’acqua evapora, forma nuvole e poi piove sulla Terra, ricominciando il ciclo.

I serbatoi creati dalle dighe possono fornire uno spazio ricreativo ampio e sicuro per una comunità. I diportisti e gli sciatori d’acqua possono godersi il lago. Molti serbatoi sono anche riforniti di pesce. L’area intorno ad un serbatoio è spesso uno spazio naturale protetto, permettendo ai campeggiatori e agli escursionisti di godere dell’ambiente naturale.
Utilizzare l’acqua come fonte di energia è generalmente una scelta ambientale sicura. Non è perfetto, però. Le centrali idroelettriche richiedono una diga e un serbatoio. Queste strutture artificiali possono essere ostacoli per i pesci che cercano di nuotare a monte. Alcune dighe, tra cui la diga di Bonneville, hanno installato scale di pesce per aiutare i pesci migrare. Le scale di pesce sono una serie di ampi gradini costruiti sul lato del fiume e della diga. La scala permette ai pesci di nuotare lentamente a monte invece di essere totalmente bloccato dalla diga.
Le dighe inondano le rive del fiume, distruggendo l’habitat delle zone umide per migliaia di organismi. Gli uccelli acquatici come gru e anatre sono spesso a rischio, così come le piante che dipendono dall’habitat paludoso di una riva del fiume. Il funzionamento della centrale elettrica può anche aumentare la temperatura dell’acqua nel serbatoio. Piante e animali vicino alla diga devono adattarsi a questo cambiamento o migrare altrove.
La diga di OShaughnessy sul fiume Tuolumne negli Stati Uniti. stato della California è stato uno dei primi progetti di energia idroelettrica per attirare critiche diffuse per il suo impatto sull’ambiente. La diga, costruita nel 1913, allagò una regione chiamata Hetch Hetchy Valley, parte del Parco Nazionale di Yosemite. (Il lago creato dalla diga di OShaughnessy è chiamato il bacino idrico di Hetch Hetchy.) Le coalizioni ambientali si sono opposte alla diga, citando la distruzione dell’ambiente e degli habitat che ha fornito. Tuttavia, la centrale forniva energia idroelettrica a prezzi accessibili alla fiorente area urbana intorno a San Francisco.
Il bacino di Hetch Hetchy è ancora un progetto controverso. Molte persone credono che la diga di OShaughnessy dovrebbe essere distrutta e la valle restituita al suo habitat nativo. Altri sostengono che distruggere una fonte di energia per un’area urbana così importante ridurrebbe la qualità della vita per i residenti della Bay Area.
Ci sono limiti alla quantità di energia idroelettrica che una diga può fornire. Il fattore più limitante è il limo che si accumula sul letto dei serbatoi. Questo limo è trasportato dal fiume che scorre, ma impedito di raggiungere la sua destinazione normale in un delta o foce del fiume dalla diga. Centinaia di metri di limo si accumulano sul fondo del serbatoio, riducendo la quantità di acqua nella struttura. Meno acqua significa energia meno potente per fluire attraverso i sistemi turbine. La maggior parte delle dighe deve spendere una notevole quantità di denaro per evitare l’accumulo di limo, un processo chiamato siltation. Alcune centrali elettriche possono fornire elettricità solo per 20 o 30 anni a causa dell’insabbiamento.
Energia idroelettrica e persone
Miliardi di persone dipendono dall’energia idroelettrica ogni giorno. Alimenta case, uffici, fabbriche, ospedali e scuole. L’energia idroelettrica è di solito uno dei primi metodi che un paese in via di sviluppo utilizza per portare elettricità a prezzi accessibili nelle zone rurali.
L’energia idroelettrica aiuta a migliorare l’igiene, l’istruzione e le opportunità di lavoro disponibili per una comunità. Cina e India, per esempio, hanno costruito decine di dighe negli ultimi dieci anni, come il loro sviluppo è cresciuto rapidamente.
Gli Stati Uniti dipendevano dall’energia idroelettrica per portare elettricità in molte aree rurali o povere. La maggior parte di questa costruzione ha avuto luogo durante il 1930. Le dighe erano una parte enorme del New Deal, una serie di programmi governativi che mettevano le persone al lavoro e portavano elettricità a milioni di americani durante la Grande Depressione. La diga di Bonneville sul fiume Columbia, la diga di Shasta sul fiume Sacramento e la diga di Hoover sul fiume Colorado sono alcune dighe costruite come parte del New Deal.
Il più famoso progetto idroelettrico del New Deal è probabilmente la Tennessee Valley Authority (TVA). La TVA costruì una serie di dighe lungo il fiume Tennessee e i suoi affluenti. Oggi, la TVA è la più grande società elettrica pubblica negli Stati Uniti, fornendo elettricità a prezzi accessibili per i residenti negli stati di Alabama, Georgia, Kentucky, Mississippi, North Carolina, Tennessee e Virginia.
Tuttavia, l’idroelettricità ha spesso un costo umano. Le enormi dighe necessarie per i progetti di energia idroelettrica creano serbatoi che inondano intere valli. Case, comunità e città possono essere trasferite all’inizio della costruzione della diga.
L’Egitto iniziò la costruzione del complesso della diga di Assuan sul fiume Nilo nel 1960. Gli ingegneri si resero conto che gli antichi templi di Abu Simbel sarebbero stati inondati dal serbatoio, chiamato Lago Nasser. Questi monumenti sono stati costruiti direttamente in scogliere diverse storie di altezza. I templi di Abu Simbel sono una parte del patrimonio culturale egizio e una destinazione turistica importante. Invece di allagare i monumenti, il governo egiziano trasferì l’intera montagna su una collina artificiale nelle vicinanze. Oggi Abu Simbel si trova sopra la diga di Assuan.
Chinas massive Three Gorges Dam project porterà elettricità sicura e conveniente a milioni di persone. Permetterà agli ospedali, alle scuole e alle fabbriche di lavorare più a lungo, ore più affidabili. Permetterà anche alle persone di mantenere stili di vita più sani fornendo acqua pulita. Anche la costruzione della diga ha beneficiato direttamente dei lavoratori. Più di un quarto di milione di persone hanno trovato lavoro con il progetto.
Tuttavia, il progetto ha costretto più di un milione di persone a trasferirsi. Gli stili di vita sono stati interrotti. Molte famiglie sono state trasferite dalle città rurali sulle rive del fiume Yangtze a Chongqing, una grande area urbana con 31 milioni di residenti. Altre persone sono state trasferite completamente fuori dalla provincia.