Una risorsa contesa

La Svizzera senza energia idroelettrica sarebbe debole e paralizzata. Oggi, 1500 impianti idroelettrici fluviali e di bacino sparsi in tutto il Paese forniscono circa il 60% dell'elettricità del Paese con l'aiuto di turbine e generatori. E l'energia idroelettrica è destinata a diventare ancora più importante in futuro: "La quota di elettricità nel mix energetico complessivo della Svizzera passerà dall'attuale 27% a una percentuale compresa tra il 38 e il 46% entro il 2050", afferma Robert Boes, professore di ingegneria idraulica all'ETH di Zurigo. Questo perché i combustibili fossili saranno sostituiti per una svolta energetica di successo e sempre più usi saranno elettrificati, come il trasporto privato. Inoltre, l'ultima centrale nucleare svizzera verrà tolta dalla rete tra una decina d'anni. Il fotovoltaico, l'energia eolica e l'energia idroelettrica devono essere potenziati di conseguenza. Il vantaggio dei bacini idrici è che possono anche immagazzinare in modo efficiente grandi quantità di energia per periodi di tempo più lunghi. Questo è particolarmente importante per i mesi invernali, quando c'è poco sole.

Combinare ampliamenti e nuovi edifici

"Il potere di accumulo dell'acqua è una risorsa importante per la svolta energetica in Svizzera"Robert Boes ne è convinto. Negli ultimi anni, il suo gruppo di ricerca ha condotto un'intensa attività di studio sul potenziale di espansione e costruzione di nuovi bacini artificiali in Svizzera. Nel 2020, hanno calcolato quanta elettricità supplementare potrebbe essere prodotta se gli invasi dei 38 bacini esistenti nelle Alpi svizzere con un volume utile di almeno 20 milioni di metri cubi d'acqua fossero aumentati del 5, 10 o 20 percento. I ricercatori hanno valutato il potenziale sulla base di otto criteri, tra cui l'impatto sulle aree protette e sulle infrastrutture esistenti e la possibilità di spostare la disponibilità di elettricità verso l'inverno. Il risultato: se venissero ampliati da 17 a 26 dei bacini analizzati, si potrebbero spostare altri 2,2-2,9 terawattora (TWh) di elettricità all'anno dal semestre estivo a quello critico invernale. Ciò significherebbe che la produzione di energia elettrica da fonte idroelettrica nel semestre invernale potrebbe aumentare dall'attuale 48% fino al 62% della produzione annuale.

Il gruppo di Boes ha anche calcolato il potenziale di nuovi edifici in 62 aree di ritiro dei ghiacciai precedentemente identificate. Dove un tempo si trovavano grandi masse di ghiaccio, si creeranno presto nuovi laghi naturali o aree aperte utilizzabili come bacini idrici. "Nel ghiacciaio di Trift, nel cantone di Berna, ad esempio, il ghiaccio si è ritirato così tanto in soli dieci anni che il lago potrebbe essere utilizzato già oggi per la produzione di elettricità", spiega Boes. Spesso le infrastrutture esistenti in prossimità di questi laghi glaciali di nuova formazione sono scarse e, nella maggior parte dei casi, le aree che si rendono disponibili non sono protette. L'analisi di Boes mostra che le nuove centrali idroelettriche nelle dodici località più adatte, tenendo conto dei biotopi di importanza nazionale, producono da 1 a 1,2 TWh di elettricità all'anno grazie all'afflusso naturale. Se si considerano anche le centrali idroelettriche già costruite a valle, si possono generare altri 1,4-1,5 TWh.

Gli studi sul potenziale condotti dal gruppo di ricerca di Boes sono stati una base centrale per le discussioni della "Tavola rotonda sull'energia idroelettrica", alla quale il governo federale ha invitato le organizzazioni ambientaliste, i gestori di impianti idroelettrici e le autorità cantonali e federali nell'agosto 2020. I partecipanti hanno discusso su come produrre l'obiettivo di 2 TWh aggiuntivi di elettricità invernale entro il 2040: A tal fine, saranno ampliati undici bacini esistenti, tra cui quello di Grimsel nel Cantone di Berna e il lago Mattmark nel Vallese. Sono stati proposti anche quattro nuovi bacini. "Il fulcro della strategia è il bacino sul ghiacciaio del Gorner, che potrebbe aumentare la capacità di stoccaggio di 650 gigawattora (GWh) e la produzione annua di energia di 200 GWh all'anno", spiega Boes. "Ma i nuovi edifici sono molto più controversi delle espansioni dei bacini esistenti". Anche questi sono stati criticati alla tavola rotonda: la Fondazione svizzera per la tutela del paesaggio si è rifiutata di firmare la dichiarazione finale. Tra l'altro, perché la costruzione di un bacino artificiale del Gorner avrebbe effetti di vasta portata su una delle ultime montagne di ghiaccio incontaminate, inserita nell'Inventario federale dei paesaggi e dei monumenti naturali di importanza nazionale. Ancora una volta è emerso chiaramente che l'espansione dell'energia idroelettrica, per quanto sensata in termini di obiettivi climatici, è sempre foriera di obiettivi contrastanti.

Bilanciare gli interessi

Paolo Burlando, professore di idrologia e gestione delle risorse idriche presso l'ETH di Zurigo, si occupa da anni di questi obiettivi contrastanti. "I progetti idroelettrici portano sempre alla frammentazione dei fiumi e quindi hanno un impatto anche sugli ecosistemi circostanti", spiega Burlando, citando un esempio tratto dalla sua ricerca: la pianura di Kafue, in Zambia, è un'area lunga 240 chilometri e larga 50, con paludi, lagune in apertura e aree inondate stagionalmente. La pianura è alimentata dal fiume Kafue, un affluente dello Zambesi. È un habitat importante per antilopi, zebre, ippopotami e 450 specie di uccelli in via di estinzione. Tuttavia, dalla costruzione di due grandi dighe negli anni '70, l'area è stata inondata sempre meno frequentemente, con conseguenze negative per la biodiversità. Come valutare quindi la necessità di produrre elettricità rispetto alla protezione degli ecosistemi?

Per rispondere a queste domande, Burlando e il suo team stanno sviluppando modelli matematici per la gestione integrata e partecipativa delle risorse idriche. Attraverso la simulazione di scenari, l'obiettivo è ridurre i conflitti di interesse tra conservazione della natura, produzione di energia, efficienza economica e disponibilità di acqua per l'agricoltura. Nell'ambito del progetto europeo "DAFNE", Burlando ha potuto testare tale modello in collaborazione con tredici partner di ricerca europei e africani, nonché con autorità e gestori di centrali elettriche, utilizzando due casi di studio specifici: il bacino idrografico dello Zambesi in Africa meridionale e quello del fiume Omo tra Etiopia e Kenya. Gli indicatori chiave per la modellazione includevano il reddito delle società idroelettriche, la quantità di acqua disponibile per l'irrigazione agricola, le deviazioni dall'inondazione naturale di ecosistemi sensibili o gli effetti sulla disponibilità di acqua potabile. Sono state incluse anche simulazioni di cambiamenti climatici. Nel caso dello Zambesi, i ricercatori sono riusciti a dimostrare che un migliore coordinamento tra gli operatori delle dighe al di là dei confini nazionali potrebbe aumentare la produzione di elettricità del 20%. E questo senza alcun impatto negativo aggiuntivo sugli ecosistemi.

Con il secondo caso di studio, Omo-Turkana, il team DAFNE si è concentrato su una zona politicamente calda. Negli ultimi anni, l'Etiopia ha costruito tre dighe sul fiume Omo e vuole utilizzare l'acqua per la coltivazione su larga scala della canna da zucchero nel sud del Paese. Allo stesso tempo, l'Omo è l'unica fonte del lago Turkana, che si trova quasi interamente in Kenya e dalle cui acque dipendono migliaia di nomadi e il loro bestiame. "I nostri modelli hanno dimostrato che la produzione di elettricità in Etiopia non limita la disponibilità di acqua in Kenya a lungo termine, al massimo temporaneamente", spiega Burlando. "Per la produzione di elettricità, l'acqua viene semplicemente immagazzinata e incanalata attraverso turbine, modificando il corso naturale del fiume e gli ecosistemi acquatici, ma senza alcun impatto sulla quantità totale di acqua, a differenza dell'irrigazione. Non c'è stata una risoluzione del conflitto o un coordinamento istituzionalizzato. "Ma il fatto che i due Paesi si siano seduti intorno a un tavolo a livello di servizi tecnici e abbiano discusso scenari di gestione concreti e soluzioni per i conflitti d'uso è stato per noi un successo".

Miglior coordinamento

Nel progetto di follow-up dell'UE "GoNEXUS", l'esperienza acquisita da DAFNE deve essere applicata non solo alla scala dei bacini idrografici, ma anche su scala continentale e addirittura globale. A tal fine, entro il 2025 saranno analizzati otto casi di studio in Europa e in Africa, con particolare attenzione alle interdipendenze tra acqua, cibo, energia ed ecosistemi. La ricerca di Burlando è preziosa anche per la Svizzera e la sua strategia energetica. Nell'ambito del "Centro di competenza svizzero per la ricerca energetica", il ricercatore ha realizzato una modellazione del sistema fluviale della Maggia, in Ticino, con quattro dighe e diverse centrali di pompaggio, tra le altre cose. "Siamo riusciti a dimostrare per la Maggia che la produzione di elettricità potrebbe essere aumentata se il rilascio dei volumi d'acqua residui richiesti per legge dai bacini fosse meglio coordinato".

Burlando è ben consapevole che le competenze tecniche e scientifiche da sole non sono sufficienti per l'attuazione pratica della gestione idrica integrata. È necessaria anche la volontà politica. Tuttavia, è convinto che i politici farebbero bene ad ascoltare un po' meglio gli ingegneri, a volte. "Possiamo certamente aiutare a trovare compromessi che siano nell'interesse pubblico".