Micro idroelettrico, come funzionano gli impianti di piccola taglia

14/03/2025 - L’energia idroelettrica è una delle fonti rinnovabili più affidabili e sostenibili. Gli impianti di piccola taglia, in particolare il micro idroelettrico, consentono di produrre energia in modo costante e con un impatto ambientale ridotto.
 
Questa tecnologia è ideale per comunità energetiche, aziende agricole e zone isolate. Ma come funziona? Quali sono i vantaggi e gli incentivi disponibili? In questa guida analizziamo tutto ciò che c’è da sapere.
 

Idroelettrico di piccola taglia: una soluzione rinnovabile

Con lo sviluppo delle Comunità Energetiche in Italia, stanno emergendo la necessità di generare energia - soprattutto elettrica - in tutti i modi possibili. Una soluzione efficiente, oltre al classico fotovoltaico, può essere quella di sfruttare il vento con il minieolico, un’altra quella di utilizzare l’acqua come fonte primaria attraverso il mini o micro idroelettrico, tecnologie con opportunità di sviluppo di rapida realizzazione, caratterizzate da un impatto ambientale contenuto e limitati costi.
 
L’installazione di impianti di mini e micro idroelettrico può rivelarsi utile per la fornitura di energia elettrica nel caso di reti di ridotte dimensioni, come quelle a servizio di comunità montane e agricole, o per gruppi di utenze isolate dai nuclei principali cittadini.
 
L’Italia è un Paese che già sfrutta l’idroelettrico come fonte rinnovabile principale, attualmente ci sarebbe anche una buona possibilità di incremento della produzione energetica dall’acqua, rimettendo in funzione e potenziando le centrali esistenti ma inattive (operazione di repowering), oltre che dall’efficientamento di quelle funzionanti, attraverso il ricorso a nuovi impianti di mini e micro idroelettrico.
 

Come funziona il micro idroelettrico

Il principio su cui si basa la produzione delle centrali idroelettriche è la trasformazione dell’energia potenziale posseduta da una massa di acqua per effetto della gravità, in energia meccanica e, successivamente, in energia elettrica. L’energia viene ottenuta tramite la movimentazione di macchine idrauliche, ossia le turbine, e la potenza dell’impianto è proporzionale alla portata d’acqua e al salto che l’acqua compie.
 
L’energia posseduta dalla corrente di un corso d’acqua aziona una turbina idraulica, questa trasforma l’energia potenziale, o cinetica, del fluido in meccanica e quest’ultima alimenta un alternatore che la trasforma in energia elettrica.
 
Nel caso di impianti di dimensioni molto ridotte (2-3kW), la turbina, componente principale dell’impianto come si è visto, può alloggiare direttamente nel corso d’acqua; infatti, nella maggior parte dei casi i piccoli impianti idroelettrici sono “ad acqua fluente”, cioè non comprendono alcun serbatoio di accumulo dell’acqua allo scopo di regolare la portata.
 
Fra gli impianti ad acqua fluente è possibile distinguere diverse tipologie in funzione delle portate che derivano e dei salti che sfruttano. Spesso gli impianti che insistono su salti elevati da decine di metri, utilizzano portate inferiori rispetto a quelli di pianura.
 
Di particolare importanza per la tutela della risorsa idrica, sono i mini impianti che possono integrare diverse esigenze idriche prioritarie come nel caso di centraline poste a valle di bacini realizzati a scopi irrigui o potabili.
 

Idroelettrico di piccola taglia, requisiti per l’installazione

Sicuramente non tutti i luoghi sono adatti all’installazione di piccoli impianti, in fase progettuale è necessario verificare la disponibilità di:
 
- un salto d’acqua sufficiente, bastano dislivelli anche di pochi metri;
- una portata d’acqua qualsiasi, anche molto bassa come 0,5 litri al secondo, purchè abbastanza costante e non eccessivamente condizionata da stagionalità (secche estive).
 
Il salto e la portata sono i criteri fondamentali per il dimensionamento dell’impianto, ovvero per la scelta della potenza della turbina più adatta, che deve tenere conto anche dell’utilizzo che si intende fare dell’elettricità prodotta, cioè se sfruttare l’autoconsumo o la vendita alla rete.
 
Dal punto di vista autorizzativo, uno dei requisiti principali è il possesso della Concessione di derivazione di acque pubbliche superficiali per uso idroelettrico. Per le ‘piccole derivazioni’ d’acqua, che identificano impianti con potenza nominale media inferiore ai 3 MW, l’ente incaricato del rilascio della Concessione è la Provincia in cui si installa la turbina.
 

Tipologie di impianti micro-idroelettrici

Gli impianti idroelettrici si distinguono in:
 
- micro idroelettrico se al di sotto di 100 kW; 
- mini idroelettrico se al di sotto di 1 MW ma superiori a 100 kW;
- piccolo idroelettrico se compresi tra 1 e 10 MW;
- grande idroelettrico se oltre i 10 MW.
 
Nella categoria del micro idroelettrico, rientrano tutti gli impianti alimentati idroelettrici di potenza elettrica non superiore ai 100 kW. All’interno di questa taglia di impianti è possibile individuare anche un’ulteriore sottocategoria che identifica gli impianti destinati esclusivamente all’autoconsumo di utenze isolate, di taglia inferiore ai 5 kW: si tratta del cosiddetto ‘pico idroelettrico’.
 
Il micro idroelettrico è caratterizzato da un limitato impatto ambientale, dal momento che l’impianto non comporta di norma limitazioni o modifiche all’utilizzo prevalente del corso d’acqua (irrigazione, usi potabili, pesca, ecc.). Le turbine maggiormente utilizzate nel micro idroelettrico sono senza dubbio le Pelton e le Banki o Cross-Flow, ideali per portate d’acqua limitate. Dal punto di vista impiantistico, i micro impianti possono essere sia ad acqua fluente sia installati in acquedotti o in altro tipo di applicazioni idrauliche.
 
Il micro idroelettrico si configura come la soluzione ideale in tutti quei casi in cui, a fronte di una sufficiente disponibilità d’acqua (in termini di salto e di portata), vi è la necessità di soddisfare il fabbisogno elettrico di edifici privi di un collegamento alla rete.
 
Nel nostro Paese esistono una serie di utenze isolate dalla rete che potrebbero trarre grande beneficio dall’installazione di microcentrali idroelettriche alimentate da piccoli corsi d’acqua, per esempio piccole comunità isolate, fattorie, rifugi montani, agriturismi, alpeggi, ecc. In questi casi, spesso, si tratta di impianti di potenza anche inferiore ai 5 kW, che rientrano quindi più propriamente nella categoria del "pico idroelettrico". In commercio si trovano pico turbine adatte a tutti gli utilizzi, con potenze che partono da 200 W.
 

Basso impatto per piccole comunità

Gli impianti di piccola taglia sono caratterizzati da modalità costruttive e gestionali di basso impatto sul territorio e possono essere gestiti, almeno per l’ordinario funzionamento, anche da piccole comunità, e integrati in un uso plurimo ed equilibrato della risorsa acqua, come nel caso degli impianti localizzati su canali irrigui o su acquedotto.
 
Tali impianti possono rappresentare un’opportunità in molti territori agricoli e montani, e sono realizzabili sia recuperando strutture esistenti lungo i fiumi (condotte, depuratori, acquedotti), sia, laddove ci siano portate interessanti, realizzando salti e interventi di limitato impatto ambientale.
 

Gli investimenti in idroelettrico

Tra tutte le rinnovabili, la fonte idroelettrica è una di quelle che presenta le maggiori difficoltà nel momento in cui si tenta di ipotizzare un costo di investimento medio per kW installato, perché è necessario tener conto delle eventuali opere civili (canali di presa, opere di sbarramento, ecc.), che nella determinazione del costo complessivo spesso incidono per il 50%, ben più della parte meccanica ed elettrica.
 
In linea generale, per il micro idroelettrico valgono le economie di scala: questo significa che i costi specifici (cioè per kW installato) dei micro impianti diminuiscono all’aumentare della taglia.
I costi specifici (per kW installato) di un pico idroelettrico sono molto vantaggiosi, perchè consentono di risparmiare sulle opere accessorie (canali artificiali, sbarramenti, ecc.) che caratterizzano gli impianti di taglia superiore.
 
Altri elementi importanti da tenere in considerazione già in fase progettuale sono la natura e la conformazione del terreno e del corso d’acqua e l’eventuale preesistenza di sistemi idraulici (come, ad esempio, i vecchi mulini abbandonati), che possono essere riconvertiti in micro centrali a condizioni vantaggiose. Indicativamente, la forbice di costo per il micro idroelettrico è di 1.500-3.000€ / kW installato.
 
Rispetto all’eolico e al fotovoltaico, l’idroelettrico isolato dalla rete ha il vantaggio di non richiedere la presenza di costose e ingombranti batterie di accumulo dell’elettricità prodotta, perché la fonte idroelettrica ha una particolare caratteristica che la differenzia dalla maggior parte delle altre fonti rinnovabili: l’erogazione dell’energia avviene in maniera continuativa e non intermittente (esclusi ovviamente i periodi di fermo ed eventuali siccità in corsi d’acqua a regime torrentizio).
 
Grazie ai moderni sistemi di controllo e regolazione, l’elettricità (in corrente continua) inviata alle utenze viene istantaneamente adeguata alla richiesta elettrica delle utenze stesse. L’energia in surplus rispetto al fabbisogno è automaticamente deviata verso sistemi dissipativi.
 
Un’interessante opzione impiantistica consiste nello sfruttare l’energia in surplus, per alimentare resistenze elettriche in grado di riscaldare l’acqua calda per usi sanitari e per il riscaldamento. Si tratta di una soluzione che, a partire da un unico impianto, può fornire sia elettricità che calore, consentendo il massimo grado di autonomia energetica.
 
Considerando una vita utile dell’impianto di oltre 50 anni, indicativamente i tempi di ammortamento di un investimento economico nel micro idrolettrico sono nell’ordine dei 15-20 anni per impianti di potenza compresa tra i 10 e i 100 kW. Per impianti di taglia inferiore ai 10 kW, i tempi di ammortamento possono scendere anche sotto i 10 anni.
 

Micro idroelettrico e Decreto FER X

Parlando di micro idroelettrico non si può fare a meno di citare l’arrivo imminente di nuovi incentivi previsti dal Decreto FER-X per il sostegno della produzione elettrica di impianti da rinnovabili “con costi vicino alla competitività di mercato”. Dopo l’approvazione del 17 dicembre da parte della Commissione UE, la bozza è stata firmato dal MASE e si attende per l’entrata in vigore la registrazione dei Corti dei Conti e la sua pubblicazione ufficiale.
 
Ribattezzato “Transitorio” perché introduce un regime di sostegno per le fonti rinnovabili da 9,7 miliardi di euro individuando i contingenti totali disponibili - pari a 23,65 GW totali - per il solo 2025. Viene incentivata la produzione di energia elettrica mediante impianti fotovoltaici, eolici, di trattamento di gas residuati dai processi di depurazione e anche di impianti idroelettrici.
 
Per gli impianti fino ad 1 MW è previsto un contingente di 3 GW. Si disciplinano le modalità e i requisiti generali per l’accesso al meccanismo di supporto per gli impianti da fonti rinnovabili, creando una distinzione in base alla tipologia degli impianti con accesso diretto per gli impianti fino ad 1 MW e accesso tramite aste (2 all’anno) per gli impianti sopra il MW.
 
Per gli impianti con potenza inferiore a 200 kW, il GSE provvede direttamente al ritiro e alla vendita dell’energia elettrica, erogando sulla produzione netta immessa in rete il prezzo di aggiudicazione in forma di tariffa omnicomprensiva. Per gli impianti con potenza superiore o uguale a 200 kW, l’energia elettrica risultante viene valorizzata sul mercato dal produttore.