Natel Energy sta cercando di progettare turbine più sicure per il passaggio dei pesci.
L’energia idroelettrica è la principale fonte di elettricità rinnovabile al mondo e nel 2022 genererà più energia di tutte le altre fonti rinnovabili messe insieme. Ma se da un lato l’energia idroelettrica contribuisce a ripulire la nostra rete elettrica, dall’altro non è sempre una forza positiva per i pesci.
Le dighe che creano bacini sui fiumi possono modificare gli habitat. E per alcune specie, soprattutto quelle che migrano su lunghe distanze, gli impianti idroelettrici possono creare barriere pericolose o insormontabili. In alcune parti del mondo, tra cui gli Stati Uniti, il Canada e l’Europa, i governi hanno introdotto protezioni per proteggere gli ecosistemi dai potenziali danni dell’energia idroelettrica.
Le nuove normative ambientali possono lasciare gli impianti più vecchi a dover affrontare costose ristrutturazioni o costringerli a chiudere del tutto. Questo è un grosso problema, perché togliere le centrali idroelettriche dalla rete elimina una fonte di energia flessibile e a basse emissioni che può contribuire ai progressi nella lotta al cambiamento climatico. Le nuove tecnologie, tra cui le turbine sicure per i pesci, potrebbero aiutare le aziende elettriche e le autorità di regolamentazione a trovare un equilibrio tra la salute degli ecosistemi fluviali e gli obiettivi climatici globali.
È qui che entrano in gioco aziende come Natel Energy. L’azienda è partita con due grandi obiettivi: alte prestazioni e sopravvivenza dei pesci, spiega Gia Schneider, cofondatore e direttore commerciale di Natel.
L’azienda sta realizzando nuovi progetti per le turbine che generano elettricità nelle centrali idroelettriche quando l’acqua scorre attraverso le apparecchiature e muove le pale. Le pale delle turbine convenzionali possono muoversi a una velocità di 30 metri al secondo, ovvero a circa 60-70 miglia all’ora, spiega Schneider. Quando bordi dritti e sottili si muovono così velocemente e colpiscono i pesci, “è abbastanza ovvio che non sia un buon risultato”, dice Schneider. Il progetto della turbina di Natel si concentra sull’evitare che le attrezzature in rapido movimento entrino in contatto fatale con i pesci. Le pale hanno un bordo d’attacco più spesso che spinge l’acqua davanti a sé, creando una zona di ristagno, o “praticamente un airbag per i pesci”, dice Schneider. Le lame sono anche curve, quindi anche se i pesci vengono colpiti, non subiscono un impatto diretto.
L’azienda ha testato le sue turbine con una serie di specie, tra cui anguille americane, alewife e trote iridee. Nel caso di un recente studio sulle anguille americane, gli scienziati hanno scoperto che oltre il 99% delle anguille è sopravvissuto dopo 48 ore di passaggio attraverso le apparecchiature Natel. In confronto, uno studio del 2010 ha rilevato che solo il 40% delle anguille europee etichettate è riuscito a passare attraverso le turbine di una centrale idroelettrica, anche se la sopravvivenza dipendeva molto dalle dimensioni dell’anguilla e dell’apparecchiatura in questione.
La modifica del design delle turbine non aiuterà i pesci a sopravvivere a tutte le centrali elettriche: in alcuni degli impianti più grandi e con le dighe più alte, i rapidi cambiamenti di pressione dell’acqua possono uccidere i pesci. Ma Schneider sostiene che la tecnologia dell’azienda potrebbe essere inserita fino alla metà del parco idroelettrico statunitense esistente per rendere gli impianti più sicuri per i pesci.
L’energia idroelettrica è una delle fonti di energia rinnovabile più vecchie al mondo. Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia, entro il 2030 oltre il 20% delle unità di generazione del parco mondiale avrà più di 55 anni. L’età media di una centrale idroelettrica negli Stati Uniti è oggi di circa 65 anni.
Negli Stati Uniti, le centrali idroelettriche private sono autorizzate da un’agenzia chiamata Federal Energy Regulatory Commission per un periodo massimo di 50 anni. Secondo la National Hydropower Association, circa 17 gigawatt di impianti idroelettrici (sufficienti ad alimentare 13 milioni di case) dovranno ottenere una nuova licenza entro il 2035.
Da quando molte di queste strutture sono state avviate, i requisiti ambientali sono stati modificati in modo significativo e alcuni impianti possono trovarsi ad affrontare costi elevati e difficili lavori di ingegneria nel tentativo di aderire alle nuove norme e rimanere in funzione. L’aggiunta di schermi per filtrare i pesci dalla presa delle centrali idroelettriche è una soluzione potenziale in alcuni casi, ma l’installazione e la manutenzione di un tale sistema possono comportare costi significativi. In questi impianti, la tecnologia di Natel rappresenta un’alternativa, spiega Schneider.
Natel ha installato diversi progetti nel Maine, in Oregon e in Austria. Si tratta di turbine relativamente piccole, ma l’azienda è in procinto di intraprendere progetti più grandi e di recente ha vinto una gara d’appalto con un partner di produzione per la fornitura di una turbina più grande di tre metri di diametro a un impianto esistente, dice Schnieder. L’azienda sta anche concedendo in licenza i suoi progetti di turbine sicure per i pesci a produttori esistenti.
L’adozione da parte delle aziende di servizi pubblici di un design sicuro per i pesci potrebbe dipendere dal modo in cui influisce sull’efficienza, ovvero sulla quantità di energia che può essere catturata da un determinato flusso d’acqua. Secondo Schneider, le turbine progettate da Natel saranno, in alcuni casi, leggermente meno efficienti di quelle convenzionali di oggi, anche se la differenza è marginale e probabilmente rappresentano comunque un miglioramento rispetto ai progetti più vecchi.
Sebbene a volte ci sia un compromesso tra progettazione sicura per i pesci ed efficienza, non è sempre così per tutte le nuove turbine. Uno studio del 2019 del Corpo degli Ingegneri dell’Esercito degli Stati Uniti ha rilevato che un nuovo progetto ha migliorato la sicurezza dei pesci, producendo al contempo più energia.
L’inserimento di nuove turbine nelle centrali idroelettriche non risolverà però tutte le sfide ambientali associate a questa tecnologia. Ad esempio, le nuove apparecchiature sarebbero utili solo per la migrazione a valle, come quando le anguille si spostano dai fiumi d’acqua dolce all’oceano per riprodursi. Sarebbero comunque necessarie altre soluzioni per consentire un percorso di migrazione a monte. Idealmente, la soluzione migliore per molte piante sarebbe probabilmente rappresentata da circonvallazioni o rampe naturali, che consentono il libero passaggio di molte specie in entrambe le direzioni, spiega Ana T. Silva, ricercatrice senior presso l’Istituto norvegese per la ricerca sulla natura. Tuttavia, per motivi di spazio, non sempre è possibile installarle o utilizzarle.
È da molto tempo che si cerca di migliorare il passaggio dei pesci, afferma Michael Milstein, responsabile degli affari pubblici presso la NOAA Fisheries, che fa parte dell’Amministrazione Nazionale Oceanica e Atmosferica degli Stati Uniti. Le soluzioni attualmente in uso comprendono scale per pesci, in cui i pesci nuotano o saltano in vasche sempre più alte per superare le dighe. Altre dighe sono troppo alte per questo, e i pesci vengono catturati e caricati su camion per aggirarle.
La sfida, dice Milstein, è che “ogni fiume è diverso e ogni diga è diversa”. Le soluzioni devono essere adattate a ogni singola situazione; le turbine sicure per i pesci sono più importanti quando non c’è un bypass e il passaggio attraverso una struttura è l’unica possibilità per i pesci.
La questione della protezione degli ecosistemi e della sicurezza del passaggio dei pesci ha scatenato accesi dibattiti sui progetti idroelettrici esistenti negli Stati Uniti occidentali e in tutto il mondo.
Anche con l’attuale tecnologia all’avanguardia, “non è sempre possibile garantire un passaggio sufficiente”, afferma Milstein. Diverse dighe sono attualmente in fase di rimosse dal fiume Klamath in Oregon e nella California settentrionale a causa degli effetti sugli ecosistemi locali. Le dighe hanno modificato drasticamente il fiume eliminando l’habitat per i salmoni, gli steelhead e le lamprede locali e creando le condizioni ideali per i parassiti che decimano le popolazioni di pesci.
Ma se da un lato gli impianti idroelettrici possono avere un impatto ambientale negativo, dall’altro il cambiamento climatico può essere estremamente dannoso per la fauna selvatica, sottolinea Schneider di Natel. La chiusura di un numero eccessivo di centrali idroelettriche potrebbe lasciare un vuoto che mantiene più combustibili fossili sulla rete, ostacolando gli sforzi per affrontare il cambiamento climatico.
Ridurre l’impatto delle centrali idroelettriche sull’ambiente locale potrebbe contribuire a garantire che un numero maggiore di esse possa rimanere in funzione, generando elettricità rinnovabile che svolge un ruolo importante nella nostra rete elettrica. “Le turbine sicure per i pesci non risolveranno tutto: ci sono molti, molti problemi nei nostri fiumi”, afferma Schneider. “Ma dobbiamo iniziare ad affrontarli tutti, e questo è uno strumento”.
Copertina: il tecnico meccanico Alex Conn lavora su un modello in scala della turbina FishSafe Restoration. NATEL
