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Energia idroelettrica e Diga di Assuan

di Laura e Gabriele Primativo

L'energia idroelettrica è stata la prima fonte rinnovabile ad essere utilizzata su larga scala, il suo contributo alla produzione mondiale di energia elettrica è, attualmente, del 18%.

L'energia del sole fa evaporare l'acqua dagli oceani, il vapore, sottoforma di pioggia o neve cade sulla terraferma acquistando energia potenziale nonché energia cinetica. Si può dire che l'acqua è il fluido in una enorme macchina termica alimentata dal Sole.

L'energia si ottiene sfruttando la caduta d'acqua attraverso un dislivello, oppure sfruttando la velocità di una corrente d'acqua; è una risorsa rinnovabile, disponibile ovunque esista un sufficiente flusso d'acqua costante.

 

Per CENTRALE IDROELETTRICA si intende una serie di opere di ingegneria idraulica posizionate in una certa successione, accoppiate ad una serie di macchinari idonei allo scopo di ottenere la produzione di energia elettrica da masse di acqua in movimento.

Gli ingegneri che partecipano alla progettazione e alla realizzazione di impianti idroelettrici devono prendere decisioni importanti, dopo aver considerato la geografia del luogo, l'ambiente biologico e il tipo e le dimensioni dell'impianto.

 

La potenza di un impianto che utilizza una caduta d’acqua dipende da due fattori:

·        La portata: passaggio di una massa d'acqua attraverso un punto per un'unità di tempo;

·        Il salto: dislivello tra la quota dove è presente la risorsa idrica svasata e dove questa viene restituita all'ambiente naturale attraverso una turbina.

La potenza di un impianto che utilizza una corrente d'acqua, invece, dipende dalla velocità della corrente e dalla superficie attiva della turbina collocata, similmente a quanto avviene nella generazione di energia elettrica con un impianto eolico, però a parità di velocità della corrente e di superficie della turbina un sistema idrico sviluppa una potenza 10 volte maggiore rispetto ad un sistema eolico.

 

Gli impianti possono essere:

·        Ad acqua fluente: impianti idroelettrici posizionati sul corso d'acqua;

·        A bacino: l'acqua è raccolta in un bacino grazie a un'opera di sbarramento o DIGA;

·        Ad accumulo: l'acqua viene portata in quota per mezzo di pompe.

Nell'ultimo decennio si stanno sviluppando sistemi da installare in un contesto marino, utilizzando il potenziale delle onde, delle maree, delle correnti marine o del gradiente di temperatura tra fondo e superficie degli oceani.

 

Come fa l'acqua, muovendosi, a produrre energia elettrica?

Le turbine idrauliche convertono l'energia di una riserva d'acqua in posizione elevata o di un corso d'acqua  nell'energia meccanica di un'asta rotante.

La maggioranza delle turbine idrauliche sono simili ai propulsori di un'imbarcazione. Sono formate da diverse lame, o pale, posizionate ad un angolo che può essere modificato a seconda della potenza di uscita richiesta per la turbina.

L'asta rotante aziona un generatore elettrico che trasforma l'energia meccanica in energia elettrica. L'immagine qui accanto mostra la proporzione tra le dimensioni di un piccolo generatore e quelle di un essere umano.

 

  

La diga

Le dighe sono costruite attraverso bacini d'acqua in moto e servono a due scopi:

1.     Il primo è alzare il livello dell'acqua, accrescendo così l'energia potenziale dell'acqua,

2.     l'altro è creare una riserva d'acqua per compensare cambiamenti nella portata dei fiumi o richieste di energia.

Alcune dighe non hanno capacità di conservare riserve d'acqua. Impianti ulteriori nelle adiacenze di una diga possono includere scarichi, chiuse o valvole per controllare il deflusso dell'acqua in eccesso; numerose condotte per portare l'acqua alla centrale elettrica, meccanismi per rimuovere dal bacino il limo che si accumula col passar del tempo; e sistemi per consentire il passaggio di imbarcazioni o pesci attraverso la diga.

 

L'immagine sottostante mostra i vari componenti di una diga per la produzione di energia elettrica.

 

Cosa accade se la diga si rompe?

I bacini idrici sono spesso collocati a monte di aree densamente popolate. Questo rappresenta un considerevole rischio in caso di rottura di una diga, causato ad esempio da attività sismica, che può anche essere provocata dal bacino di acqua trattenuta dalla diga.

La tragedia del Vajont ha reso evidente, a tutti, l'enorme importanza che può assumere il problema della stabilità delle sponde di un invaso artificiale.

Nel 1963 una massa rocciosa di 300 milioni di metri cubi si staccava dai fianchi del monte Toc (in Veneto), e scivolando a velocità vertiginosa nel lago del Vajont dislocava in pochi secondi un volume d'acqua di 48 milioni di metri cubi che, tracimando sul coronamento della diga (con i suoi 265 metri di altezza la più alta diga dell'epoca) con un fronte alto fino a 230 metri, si abbatteva nella gola sottostante e raggiungeva la confluenza del Vajont nel Piave sotto forma di una gigantesca onda di piena, alta circa 120 metri, che spazzava via l'abitato di Longarone espandendosi a ventaglio lungo il corso del Piave seminando morte e distruzione (circa 3000 vittime umane).

Pur senza arrivare alla gravità del disastro del Vajont, il cedimento delle sponde di un lago artificiale può provocare gravissimi danni tanto all'impianto, fino a renderlo del tutto inutilizzabile, quanto a strade, ferrovie, centri abitati, industrie e colture insediati ai margini del nuovo lago.

 

La diga di Assuan

L'energia idroelettrica è una fonte di energia pulita (non vi sono emissioni) e rinnovabile, tuttavia la costruzione di dighe e grandi bacini artificiali, con l'allagamento di vasti terreni, può provocare lo sconvolgimento dell'ecosistema della zona con enormi danni ambientali, come è successo con la grande diga di Assuan in Egitto.

Diga di Assuan

La diga di Assuan è la più grande e più moderna delle due dighe sul Nilo in Egitto

è stata realizzata tra il 1964 e il 1971 con l'aiuto di capitali sovietici.

 

Cosa ha reso necessario la costruzione della diga?

Normalmente ogni anno in estate le acque provenienti dall'Etiopia si dirigevano verso la parte bassa del Nilo e inondavano i terreni circostanti lasciando il limo, un sedimento di nutrienti e minerali sul suolo. Questi sedimenti sono stati quelli che hanno reso questi terreni nel corso della storia estremamente fertili e ideali per l'agricoltura.

Le piene o i periodi di secca el fiume, però, non sempre si presentavano al momento ottimale portando talvolta alla perdita di interi raccolti o perché il fiume inondava i terreni in periodi dannosi per i raccolti o perché al contrario la piena arrivava troppo tardi, quando il raccolto si era seccato.

Questo rese necessaria la costruzione di una diga che regolasse le inondazioni.

 

Benefici della diga

·        La diga nuova è un'opera immensa, è lunga 3600 metri e larga 980 metri alla base e 40 sulla sommità, per un'altezza di 111 metri, il volume è di 43 milioni di metri cubi. Le chiuse, se aperte al massimo, possono far uscire fino a 11000 metri cubi di acqua al secondo.

·        Il lago artificiale che ha formato, il Lago Nasser, ha una superficie di circa 6000 chilometri quadrati, è lungo 480 km e largo fino a 16 km e contiene tra i 150 e i 165 km cubi di acqua.

·        La diga ha 12 generatori di corrente ciascuno di 175 megawatt e produce energia per più di 2 gigawatt. Riesce inoltre a generare più della metà dell'energia elettrica necessaria all'Egitto e negli anni Settanta permise a quasi tutti gli egiziani di avere per la prima volta una connessione elettrica.

·        E’ aumentata la produzione di energia idroelettrica grazie all’installazione di una grande centrale a ridosso della diga.

·        Le piene del Nilo sono state regolate e il paese ha così scongiurato il rischio della siccità ed i danni delle inondazioni, permettendo la regolare irrigazione di oltre 2,5 milioni di ettari di terre agricole.

·        Gli effetti delle pericolose inondazioni e di carestie furono mitigati dalla presenza della diga.

·        Lo sviluppo dell’irrigazione ha permesso di ottenere tre raccolti all’anno di cotone, principale prodotto agricolo d’esportazione.

·        I redditi dei produttori sono aumentati.

 

Problemi ambientali

La realizzazione della diga di Assuan ha avuto grandi conseguenze sul fragile equilibrio dell'ecosistema che durava ormai da migliaia di anni, soprattutto perché in fase di progettazione non si è tenuto conto dell'impatto ecologico che l'opera avrebbe avuto sulla fauna, la flora e anche l'economia delle popolazioni che abitavano la zona.

Le conseguenze ambientali sono state numerose, si possono elencare:

  • Più di 90.000 persone dovettero lasciare le loro abitazioni per non essere sommerse dal lago.

  • Scomparsa di specie ittiche che migravano lungo il corso del Nilo,

  • Diminuzione della produttività della pesca lungo il fiume.

  • Aumento della salinità dell’acqua del Nilo poiché le acque salate del Mediterraneo sono avanzate lungo il Nilo stesso.

  • Diminuzione della fertilità dei terreni a valle della diga perché senza inondazioni il limo non raggiunge il suolo, migrazione di animali marini nel fiume a causa dell'aumento della salinità.

  • I contadini egiziani dei giorni nostri hanno dovuto acquistare i fertilizzanti necessari per continuare a produrre.

  • Aumento del livello delle acque freatiche nei campi vicini al fiume con conseguente ristagno idrico (che a sua volta provoca la diffusione di patogeni fungini), inquinamento del fiume dovuto a fertilizzanti e pesticidi.

  • Sedimentazione eccessiva nelle acque a monte della diga.

·        Per le popolazioni c'è stato un aumento di rischi sanitari visto che i canali di irrigazione e le rive del lago Nasser sono l'habitat ideale di animali che trasmettono malattie come la zanzara Anopheles che trasmette la malaria e alcune lumache che diffondono il parassita della bilharziosi.

·        Il lago Nasser deve essere periodicamente dragato per asportare il limo che progressivamente porta al suo interramento.

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