>>>Guarda l'animazione sul ciclo dell'acqua

1. Il ciclo dell'acqua

La quantità totale di acqua sulla Terra rimane costante. L'acqua è in continuo movimento, senza essere distrutta o creata.
L'acqua che evapora dagli oceani, mari, laghi e corsi d'acqua viene immagazzinata nell'atmosfera.
Sotto l'effetto delle particolari condizioni atmosferiche, il vapore acqueo nell'aria condensa, forma le nubi, e può ricadere sulla terra sotto forma di pioggia, neve, grandine, brina o rugiada.
Queste precipitazioni una volta raggiunta la terra, fluiscono sulla superficie, alimentando ruscelli e fiumi che poi si riversano in mari ed oceani, o filtrano nel sottosuolo creando corsi d'acqua sotterranei e falde acquifere.

 

2. Energia idroelettrica: vantaggi e svantaggi

L'energia idroelettrica è uno dei cinque tipi di energie rinnovabili, insieme a quella solare, eolica (vento), biomassa (rifiuti) e geotermica (energia del sottosuolo).

 
Questa forma di energia è vantaggiosa per un numero di ragioni…
- rinnovamento continuo di questa fonti di energia elettrica
- nessun inquinamento (nessuna emissione di calore o gas e fumi dannosi)
- nessun spesa o utilizzo di combustibili
- bassi costi di esercizio e manutenzione
- operazione affidabile e flessibile
- impianti di energia idroelettrica hanno una durata di vita attesa molto lunga

ma anche un numero di svantaggi…
- ripercussioni sulle aree circostanti
- deviazioni dei corsi d'acqua
- aumenti in sedimentazione ed erosione lungo i fiumi
- influenze sulla migrazione, riproduzione e habitat della fauna acquatica
- scomparsa di habitat naturali per gli animali
- distruzione di vegetazione
- contaminazione della fauna acquatica da mercurio prodotto dalla trasformazione di mercurio inorganico in mercurio organico bio-accumulabile  ad opera di organismi acquatici
- emissione di metano (gas serra)
- dislocamento di popolazioni

II. L'energia degli oceani

1. Energia della marea

Un'altra forma di energia è quella offerta dalle variazioni delle maree. Grazie alle maree, infatti, già dalla metà del ventesimo secolo in Europa e Asia sono sorte centrali elettriche per lo sfruttamento delle maree.

L'energia delle maree deriva dalla differenza tra alta e bassa marea.
Per sfruttare questa differenza tra maree sono state costruite particolari dighe: quando la marea entra, i cancelli sono aperti per per introdurre l'acqua nel bacino. Quando la marea ritorna in giù, i cancelli sono chiusi per per mantenere il livello di acqua nel bacino.
Poi, quando la differenza tra il livello di acqua nel bacino e quello del mare è sufficiente, l'acqua è rilasciata dal bacino e incanalata verso le turbine che ruotano e producono l'elettricità.
L'energia della marea è perciò variabile nella sua produzione, ma l'ammontare può essere anche accuratamente calcolato su un periodo lungo di tempo di molti anni.

2. Energia del moto ondoso

L'energia prodotta dalle onde del mare è una forma di energia eolica, concentrata sulla superficie del mare. Quando il vento soffia, c'è una forma di attrito tra l'aria e l'acqua, ed è proprio questo attrito che produce le onde.
Anche se così l'energia prodotta è di ottima qualità, è ancora poco utilizzata: è un'area di innovazione che aspetta di essere esplorata e sviluppata.

3. Energia termica oceanica

Questa forma di energia deriva dalla differenza di temperatura tra la superficie e le profondità dell'oceano. Il principio è il seguente: la differenza di temperatura tra l'acqua alla superficie dei mari tropicali (tra i 27°C ed i 31°C in media all'anno) e l'acqua più profonda, da 6°C a 1.000 metri a pressoché 0°C a 4.000 metri, può essere usata per azionare un motore di calore che usa lo stesso principio delle pompe di calore. Le pompe di calore funzionano secondo il principio seguente: un fluido in un evaporatore passa da uno stato liquido ad un stato gassoso ed assorbe una piccola quantità di calore circostante. Quando attraversa poi un condensatore, il vapore riprende la sua forma liquida e rilascia calore. Uno dei problemi con questo sistema è che richiede turbine enormi che non possono essere installate dappertutto a causa di una semplice mancanza di spazio.

 
Nelle regioni tropicali, la temperatura dell'acqua varia dai 26° della superficie ai circa 4° ad una profondità di 1.000 metri. Tale differenza di temperatura può essere usata per produrre l'elettricità, grazie allo sviluppo del principio di OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion): i caldi flutti di acqua di superficie battono su delle superfici verticali di scambiatori di calore (composti da materiali che conducono calore) che contengono un fluido volatile (acqua di pressione bassa o ammoniaca).
Il calore causa la vaporizzazione di questo fluido, ed il vapore mette in movimento rotatorio le pale della turbina.

Esistono due tipi di ciclo:
- il ciclo aperto: in questo caso, il fluido è l'acqua marina. Il ciclo è chiamato aperto, perché l'acqua può essere dimessa direttamente, o recuperata come acqua pura. Questo tipo di fluido è gratuito ed illimitato. C'è però qualche svantaggio: lavorando a pressioni molto basse (3% rispetto alla pressione atmosferica, la pressione normale), l'estrazione di gas dissolti nell'acqua prima che evaporino e l'uso di turbine enormi.
- il ciclo chiuso: il fluido usato in questo caso (ammoniaca o freon, un gas prodotto usando il fluoro) circola in un circuito chiuso.