La produzione elettrica non è mai completamente controllabile: anche le tecnologie convenzionali dipendono da temperatura e disponibilità dell’acqua. Il caso delle centrali termoelettriche e nucleari mostra come siccità e riscaldamento dei fiumi possano ridurre l’efficienza fino a imporre arresti degli impianti
Nel discutere della transizione energetica spesso cataloghiamo le fonti energetiche tra programmabili e non programmabili: l’esempio tipico dice che non si può generare da pannelli solari se non splende il Sole e non si può generare da turbine eoliche se non soffia il vento.
Siamo cioè abituati a pensare che controlliamo alcune fonti, ma non ne controlliamo altre che, invece, dipendono dai “capricci della Natura“.
Sole, vento e acqua determinano se e quanto le fonti rinnovabili producano energia, ma basta ampliare un po’ l’orizzonte delle nostre considerazioni per accorgersi che in realtà non controlliamo proprio niente.
Ho chiesto a una intelligenza artificiale una rassegna stampa tematica focalizzata sulle interruzioni di servizio degli impianti di generazione di energia tradizionali per ragioni legate all’acqua e i risultati sono così numerosi da richiedere una cernita.
- France shuts down nuclear reactors as record heatwave warms rivers – Interesting Engineering, giu 2026
- France Nuclear Power Crisis: Golfech, Bugey e Chooz offline per temperatura Garonne, Rodano e Mosa – Travel and Tour World, lug 2026
- France Cuts Over 5 GW of Nuclear Capacity as Drought and Heat Trigger Reactor Shutdowns – Industrial Info, ago 2026
- Heatwave shuts down nuclear plants in Europe: Golfech (Francia) e Beznau (Svizzera) offline – Garonne a 28°C – Euro Weekly News, lug 2025
- Europe’s extreme heat is shutting down power plants – Mit Technology Review, giu 2026
- French nuclear plant lowers output due to hot river water – Golfech e Bugey – American Nuclear Society, 2023 agg. 2025
- Danube Falls to All-Time Low as Europe’s Drought Forces Nuclear Reactors Offline – TechTimes, lug 2026
- Danube’s record low leads to Hungary, Romania nuclear shutdowns – Paks e Cernavodă – World Nuclear News, ago 2026
- Hungary’s only nuclear plant on brink of shutdown as Europe heat wave threatens energy crisis – Cnn, ago 2026
- Record low Danube levels prompt central European governments to take emergency action – Euronews, ago 2026
- Hungary Narrowly Avoids Full Nuclear Shutdown – Paks a pochi millimetri dallo spegnimento totale – Balkan Insight, ago 2026
- 40% of India’s Thermal Power Plants Are in Water-Scarce Areas, Threatening Shutdowns – World Resources Institute
- Low Water, High Water Temps Force French Nuclear Plants to Cut Output – The Energy Mix, 2025
Una spiegazione scientifica: le macchine di Carnot
Alla radice di tutti questi episodi ci sono le scoperte di un fisico poco conosciuto ai più, Sadi Carnot: tutti gli impianti tradizionali impianti sono – alla fine – Macchine di Carnot, ovvero hanno un terminale caldo e uno freddo e il loro rendimento teorico può essere calcolato con una di quelle formule che devono la loro notorietà in buona parte alla loro semplicità.
Dove Tf e Tc sono, rispettivamente, le temperature del terminale freddo e caldo della macchina.
In altre parole – dice Carnot – una qualsiasi macchina che trasformi calore in lavoro ha un rendimento massimo teorico che non può essere superato e questo rendimento non dipende da com’è fatta la macchina, né da quale sia il fluido che trasferisce il calore, né da quale sia il combustibile usato per riscaldare il fluido ma esclusivamente dalle temperature dei terminali.
Due le conseguenze: la prima è che minore la differenza di temperatura tra i terminali, minore l’efficienza massima della macchina, fino al caso limite di una ipotetica macchina dove i terminali hanno la stessa temperatura: questa macchina, infatti, brucia combustibile, ma non produce alcun lavoro utile perché il suo rendimento è zero.
E non finisce qui, perché se il terminale freddo diventa più caldo del terminale caldo, il rendimento può diventare addirittura negativo, ovvero la macchina, oltre a non produrre lavoro, ne assorbe.
È la ragione per la quale all’ingresso della Valle della Morte – negli Stati Uniti – viene chiesto ai turisti di spegnere l’aria condizionata della propria auto: con temperature esterne che possono raggiungere 50-55°C, infatti, il funzionamento della pompa di calore potrebbe invertirsi riscaldando invece di raffreddare, con evidente pericolo per gli occupanti.
Anche senza arrivare a questi estremi, l’efficienza del climatizzatore è enormemente ridotta se la sua Tf è quasi pari alla Tc.
Come la teoria si applica alle centrali elettriche
Una centrale elettrica è enormemente più complessa dell’impianto di climatizzazione di una auto, ma obbedisce alla stessa regola generale: ha bisogno di un terminale freddo tramite il quale cedere il calore che proviene dal terminale caldo a un ambiente che – perciò – deve essere ancora più freddo, per esempio l’acqua di un fiume.
Se questa si riscalda troppo, sale anche la temperatura del terminale freddo riducendo il rendimento dell’impianto fino al punto di doverlo spegnere.
Nel caso di un impianto nucleare, poi, questa è un’azione piuttosto complicata: un reattore nucleare, infatti, non può essere spento, ma solo essere messo “in folle” inondando il nocciolo di moderatore che rallenta i neutroni interrompendo la reazione a catena.
I neutroni però continuano a essere emessi, causando decadimenti radioattivi che producono calore che deve essere smaltito facendo circolare un fluido raffreddante, che a sua volta deve cedere questo calore in eccesso al circuito secondario, che lo cede all’ambiente.
È tutta una scala di temperature decrescenti che va dal cuore dell’impianto fino all’ambiente esterno e ogni gradino della scala si aspetta di trovare temperature più calde da una parte e temperature più fredde dall’altro.
Ovviamente, entro i limiti tollerabili dai materiali di cui è costituito: se le temperature superano questi limiti i rischi sono tali che qualche volta è meglio spegnere tutto.
Non è solo questione di temperatura, ma anche di quantità
Passiamo ora alla seconda conseguenza: non è solo una questione di temperatura, ma anche di quantità.
Abbiamo già visto che ogni impianto termoelettrico è una Macchina di Carnot; in questa tabella (riferita a impianti da 1GW elettrici) ho raccolto tre dati medi su varie tecnologie di generazione.
Sottolineiamo subito che fabbisogno è molto diverso da consumo: quasi tutta l’acqua captata, infatti, viene restituita là dove è stata prelevata, ma è proprio il fabbisogno che ci interessa, perché insieme all’acqua presa a prestito, l’impianto restituisce anche il calore in eccesso da smaltire.
Un dato sorprendente è scoprire che gli impianti tradizionali hanno bisogno di più acqua degli impianti idroelettrici: i peggiori di tutti sono proprio gli impianti nucleari per una combinazione diabolica tra basse temperature del nocciolo e funzionamento ininterrotto.
I costi colossali e le limitazioni ambientali di certe tecnologie spingono verso l’alto la dimensione dell’impianto, con la conseguenza che il fabbisogno di acqua diventa sempre più elevato, soprattutto quando sullo stesso corso d’acqua si concentrano numerosi impianti.
È il caso del Rodano (14 reattori), della Loira (10 reattori) del Mississippi (15 reattori) o del Danubio (12 reattori): quasi la metà degli impianti nucleari nel mondo è costruito su un fiume.
Prendiamo proprio il Rodano come esempio: i 15.000 MWelettrici che ospita devono dissipare secondo la tabella almeno 30.000 MWtermici nel tratto nucleare (tra Lyon e Arles) ove la portata passa da 1.500m3/sec dell’inverno ai 700m3/sec dell’estate.
Dunque, la quantità di calore scaricato dalle centrali nucleari riscalda l’acqua dell’intero fiume in inverno di circa 4.8°C, ma di 10,2°C d’estate, quando già la sua temperatura raggiunge naturalmente i 24-26°C.
Dal momento che la legge francese proibisce che le acque del Rodano superino i 28°C, ecco spiegati blocchi ed emergenze ormai periodiche.
Qualcuno si vuole avventurare a prevedere cosa succederà alla produzione elettrica da nucleare francese quando il riscaldamento globale spingerà le temperature naturali estive dei grandi fiumi dell’Esagono vicino ai 28°C?
Chissà se Carnot è mai andato a pesca sul Rodano…
Chi era Sadi Carnot
È il 24 agosto 1832 – oggi ricorre l’anniversario della sua morte – e in una casa di cura psichiatrica, alle porte di Parigi, muore Nicolas Léonard Sadi Carnot; suo padre Lazare è un grande matematico, militare di successo e protagonista di primo piano della Rivoluzione francese, che salva indicendo la prima leva generalizzata della storia moderna.
Quando sale al potere Napoleone, Lazare non lo ha in simpatia, ma il corso ne ha un rispetto infinito e da lui tollera tutto, persino il voto contrario (palese!) al consolato a vita o all’Impero, al punto che durante i Cento Giorni lo nomina Ministro dell’Interno.
Il genio di Sadi non è inferiore a quello del padre, ma non è apprezzato dai suoi contemporanei; nel 1824 pubblica (a proprie spese) Réflexions sur la puissance motrice du feu, un libercolo di 118 pagine che non ha alcun successo ma che, come si vedrà, è un segno della Provvidenza Divina.
Le sue idee su una scienza che non esiste ancora, ma che prenderà il nome proprio dalla sua pubblicazione, comprendono l’equivalenza tra calore e lavoro, 20 anni prima che Joule la argomenti.
Ricoverato per un grave esaurimento nervoso, scompare a soli 36 anni e, siccome muore di colera, tutti i suoi averi vengono bruciati per norma sanitaria, compresi tutti i suoi quaderni e appunti: non fosse per Rèflexions, forse, non sapremmo neppure che sia mai esistito.
Bastano però pochi decenni di tempo galantuomo per rimettere le cose a posto: prima Clapeyron e poi Joule, Clausius e Kelvin comprendono ben presto la genialità e la portata delle intuizioni di Carnot, il cui nome si lega indissolubilmente alle fondamenta della Termodinamica: il Teorema, la Macchina e il Ciclo – che ancora oggi portano il suo nome – occupano un posto d’onore nello zaino di ogni ingegnere.
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