Sono trascorsi 111 anni da quando la Cina ha iniziato la costruzione della centrale idroelettrica di Shilongba, la prima centrale idroelettrica al mondo, nel 1910. In questi oltre 100 anni, il settore idrico ed elettrico cinese ha compiuto progressi straordinari, passando da una capacità installata di soli 480 kW all'epoca della centrale idroelettrica di Shilongba a 370 milioni di kW, che la colloca al primo posto a livello mondiale. Noi operiamo nel settore del carbone e sentiamo parlare di energia idroelettrica, ma non conosciamo a fondo il settore idroelettrico.
Oggi, esaminiamo brevemente l'energia idroelettrica, analizzandone i principi e le caratteristiche, nonché la situazione attuale e le tendenze di sviluppo in Cina.
01 Principio di generazione di energia idroelettrica
In realtà, l'energia idroelettrica è il processo di conversione dell'energia potenziale dell'acqua in energia meccanica e, successivamente, da quest'ultima in energia elettrica. In generale, si tratta di utilizzare l'acqua corrente di un fiume per azionare un motore e generare energia. L'energia contenuta in un fiume o in una sezione del suo bacino dipende dal volume e dal dislivello dell'acqua.
Il volume d'acqua del fiume non è controllato da alcun ente giuridico e il dislivello è accettabile. Pertanto, nella costruzione di centrali idroelettriche, dighe e opere di deviazione possono essere scelte in modo da concentrare il dislivello, migliorando così il tasso di utilizzo delle risorse idriche.
La costruzione di una diga consiste nel realizzare una diga in un tratto di fiume con un grande dislivello, creando un bacino artificiale per immagazzinare l'acqua e innalzarne il livello, come nel caso della centrale idroelettrica delle Tre Gole; la deviazione, invece, si riferisce al trasferimento di acqua dal bacino a monte a quello a valle attraverso un canale di deviazione, come nel caso della centrale idroelettrica di Jinping II.
02 caratteristiche dell'energia idroelettrica
I vantaggi dell'energia idroelettrica includono principalmente la tutela e la rigenerazione ambientale, l'elevata efficienza e flessibilità, i bassi costi di manutenzione e così via.
La tutela dell'ambiente e la rinnovabilità dovrebbero rappresentare il principale vantaggio dell'energia idroelettrica. L'energia idroelettrica sfrutta esclusivamente l'energia contenuta nell'acqua, non la consuma e non provoca inquinamento.
Il gruppo elettrogeno a turbina idraulica, principale apparecchiatura per la produzione di energia idroelettrica, non è solo efficiente, ma anche flessibile in termini di avviamento e funzionamento. Può avviare rapidamente il funzionamento dallo stato statico in pochi minuti e completare le operazioni di aumento e diminuzione del carico in pochi secondi. L'energia idroelettrica può essere utilizzata per svolgere compiti di riduzione dei picchi di consumo, modulazione della frequenza, riserva di carico e di emergenza del sistema elettrico.
La produzione di energia idroelettrica non consuma combustibile, non richiede un gran numero di persone e investimenti in infrastrutture per l'estrazione e il trasporto del combustibile, ha apparecchiature semplici, pochi operatori, meno energia ausiliaria, una lunga durata delle apparecchiature e bassi costi di esercizio e manutenzione, quindi il costo di produzione dell'energia di una centrale idroelettrica è basso, solo 1/5-1/8 di quello di una centrale termoelettrica, e il tasso di utilizzo dell'energia di una centrale idroelettrica è elevato, fino a oltre l'85%, mentre l'efficienza termica delle centrali a carbone è solo di circa il 40%.
Gli svantaggi dell'energia idroelettrica includono principalmente la forte influenza del clima, i limiti imposti dalle condizioni geografiche, gli ingenti investimenti iniziali e i danni all'ambiente ecologico.
L'energia idroelettrica è fortemente influenzata dalle precipitazioni. Il fatto che ci si trovi nella stagione secca o in quella delle piogge è un fattore di riferimento importante per l'approvvigionamento di carbone per le centrali termoelettriche. La produzione di energia idroelettrica è stabile a livello annuale e provinciale, ma dipende dal singolo giorno, mese, trimestre e regione. Non può fornire energia stabile e affidabile come l'energia termica.
Esistono notevoli differenze tra il sud e il nord della Cina per quanto riguarda la stagione delle piogge e quella secca. Tuttavia, secondo le statistiche sulla produzione di energia idroelettrica per ogni mese dal 2013 al 2021, in Cina la stagione delle piogge va da giugno a ottobre circa, mentre la stagione secca va da dicembre a febbraio. La differenza di produzione energetica tra i due periodi può essere più che doppia. Allo stesso tempo, si osserva che, nonostante l'aumento della capacità installata, la produzione di energia da gennaio a marzo di quest'anno è significativamente inferiore rispetto agli anni precedenti, e la produzione di marzo è addirittura equivalente a quella del 2015. Questo è sufficiente a evidenziare l'"instabilità" del settore idroelettrico.
Produzione di energia idroelettrica in ogni mese dal 2013 al 2021 (100 milioni di kWh)
Limitata da condizioni oggettive. Le centrali idroelettriche non possono essere costruite dove c'è acqua. Geologia, dislivello, velocità della corrente, ricollocazione degli abitanti e persino divisioni amministrative limitano la costruzione di una centrale idroelettrica. Ad esempio, il progetto di opere idrauliche della gola di Heishan, presentato al Congresso Nazionale del Popolo nel 1956, non è stato approvato a causa della scarsa coordinazione degli interessi tra Gansu e Ningxia. Solo quest'anno è riapparso nella proposta di due sessioni, ma non si sa ancora quando potranno iniziare i lavori.
L'investimento necessario per l'energia idroelettrica è ingente. I lavori di scavo e costruzione di centrali idroelettriche richiedono un notevole impegno in termini di movimento terra e opere in cemento, oltre a ingenti spese per il reinsediamento delle popolazioni. Inoltre, l'investimento iniziale non si riflette solo sul capitale, ma anche sul tempo. A causa della necessità di reinsediamento e del coordinamento di diversi enti, il ciclo di costruzione di molte centrali idroelettriche subirà ritardi considerevoli rispetto a quanto previsto.
Prendendo come esempio la centrale idroelettrica di Baihetan, attualmente in costruzione, il progetto è stato avviato nel 1958 e incluso nel "terzo piano quinquennale" del 1965. Tuttavia, dopo diverse vicissitudini, l'inizio ufficiale dei lavori è avvenuto solo nell'agosto del 2011. Ad oggi, la centrale idroelettrica di Baihetan non è ancora stata completata. Escludendo la fase di progettazione preliminare, il ciclo di costruzione effettivo richiederà almeno 10 anni.
I grandi bacini artificiali causano inondazioni su vasta scala nelle zone a monte della diga, danneggiando talvolta pianure, valli fluviali, foreste e praterie. Allo stesso tempo, influiscono anche sull'ecosistema acquatico circostante, con gravi ripercussioni su pesci, uccelli acquatici e altri animali.
03 Situazione attuale dello sviluppo dell'energia idroelettrica in Cina
Negli ultimi anni, la produzione di energia idroelettrica ha mantenuto una crescita costante, ma il tasso di crescita negli ultimi cinque anni è basso.
Nel 2020, la capacità di generazione idroelettrica raggiungerà i 1355,21 miliardi di kWh, con un incremento del 3,9% rispetto all'anno precedente. Tuttavia, durante il periodo del 13° Piano quinquennale, l'energia eolica e l'optoelettronica si sono sviluppate rapidamente, superando gli obiettivi di pianificazione, mentre l'energia idroelettrica ha raggiunto solo circa la metà degli obiettivi previsti. Negli ultimi 20 anni, la quota di energia idroelettrica nella produzione totale di energia elettrica è rimasta relativamente stabile, attestandosi tra il 14% e il 19%.
Analizzando il tasso di crescita della produzione di energia elettrica in Cina, si può notare che il tasso di crescita dell'energia idroelettrica ha subito un rallentamento negli ultimi cinque anni, attestandosi sostanzialmente intorno al 5%.
Penso che le ragioni del rallentamento siano, da un lato, la chiusura delle piccole centrali idroelettriche, chiaramente menzionata nel 13° piano quinquennale per la protezione e il ripristino dell'ambiente ecologico. Nella sola provincia del Sichuan ci sono 4705 piccole centrali idroelettriche che devono essere bonificate e dismesse;
D'altro canto, la Cina è carente di risorse per lo sviluppo di grandi centrali idroelettriche. La Cina ha costruito numerose centrali idroelettriche, come quelle delle Tre Gole, di Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba e Baihetan. Le risorse per la ricostruzione di grandi centrali idroelettriche potrebbero risiedere unicamente nella "grande ansa" del fiume Yarlung Zangbo. Tuttavia, poiché la regione presenta caratteristiche geologiche complesse, vincoli ambientali legati alle riserve naturali e problematiche con i paesi limitrofi, la sua realizzazione si è rivelata finora di difficile soluzione.
Allo stesso tempo, dall'andamento della crescita della produzione di energia elettrica negli ultimi 20 anni si evince che il tasso di crescita dell'energia termica è sostanzialmente sincronizzato con il tasso di crescita della produzione totale di energia elettrica, mentre il tasso di crescita dell'energia idroelettrica è indipendente dal tasso di crescita della produzione totale di energia elettrica, mostrando un andamento altalenante, con incrementi che si verificano ogni due anni. Sebbene vi siano ragioni per l'elevata incidenza dell'energia termica, essa riflette in una certa misura anche l'instabilità dell'energia idroelettrica.
crescita della produzione di energia
Per quanto riguarda la percentuale di produzione di energia elettrica, possiamo anche notare che, sebbene il settore idroelettrico si sia sviluppato rapidamente negli ultimi 20 anni e la produzione di energia idroelettrica nel 2020 sia cinque volte superiore a quella del 2001, la sua percentuale sul totale della produzione di energia elettrica non è cambiata in modo significativo.
Nel processo di riduzione della quota di energia termica, l'energia idroelettrica non ha svolto un ruolo di primo piano. Nonostante il suo rapido sviluppo, è riuscita a mantenere la sua quota nella produzione totale di energia solo grazie al forte aumento della produzione nazionale di energia elettrica. La riduzione della quota di energia termica è dovuta principalmente ad altre fonti di energia pulita, come l'energia eolica, fotovoltaica, il gas naturale, l'energia nucleare, ecc.
Eccessiva concentrazione di risorse idroelettriche
La produzione idroelettrica totale delle province del Sichuan e dello Yunnan rappresenta quasi la metà della produzione idroelettrica nazionale, e il problema che ne deriva è che le aree ricche di risorse idroelettriche potrebbero non essere in grado di assorbire la produzione locale, con conseguente spreco di energia. Due terzi delle acque reflue e dell'elettricità sprecata nei principali bacini fluviali cinesi provengono dalla provincia del Sichuan, fino a 20,2 miliardi di kWh, e oltre la metà dell'elettricità sprecata nella provincia del Sichuan proviene dal corso principale del fiume Dadu.
A livello mondiale, l'energia idroelettrica cinese si è sviluppata rapidamente negli ultimi 10 anni. La Cina ha quasi trainato la crescita dell'energia idroelettrica globale. Quasi l'80% della crescita del consumo globale di energia idroelettrica proviene dalla Cina, e il consumo idroelettrico cinese rappresenta oltre il 30% del consumo globale di energia idroelettrica.
Tuttavia, la quota di un consumo idroelettrico così elevato sul consumo totale di energia primaria in Cina è solo leggermente superiore alla media mondiale, inferiore all'8% nel 2019. Anche senza un confronto con paesi sviluppati come Canada e Norvegia, la quota di consumo idroelettrico è di gran lunga inferiore a quella del Brasile, un paese in via di sviluppo. La Cina possiede risorse idroelettriche per 680 milioni di kilowatt, il che la colloca al primo posto nel mondo. Entro il 2020, la capacità installata di energia idroelettrica raggiungerà i 370 milioni di kilowatt. Da questo punto di vista, il settore idroelettrico cinese ha ancora un ampio margine di sviluppo.
04 Tendenze future di sviluppo dell'energia idroelettrica in Cina
Nei prossimi anni l'energia idroelettrica accelererà la sua crescita e continuerà ad aumentare in termini di quota sul totale della produzione di energia elettrica.
Da un lato, durante il periodo del 14° Piano quinquennale, in Cina potranno essere messi in funzione oltre 50 milioni di kilowatt di energia idroelettrica, comprese le centrali idroelettriche di Wudongde e Baihetan del gruppo delle Tre Gole e la centrale idroelettrica del corso medio del fiume Yalong. Inoltre, il progetto di sviluppo idroelettrico nel corso inferiore del fiume Yarlung Zangbo è stato incluso nel 14° piano quinquennale, con 70 milioni di kilowatt di risorse tecnicamente sfruttabili, equivalenti a più di tre centrali idroelettriche delle Tre Gole. Ciò significa che l'energia idroelettrica conoscerà nuovamente una fase di grande sviluppo;
D'altro canto, la riduzione della quota di mercato delle centrali termoelettriche è ovviamente prevedibile. Sia dal punto di vista della tutela ambientale, della sicurezza energetica o dello sviluppo tecnologico, l'importanza delle centrali termoelettriche nel settore energetico continuerà a diminuire.
Nei prossimi anni, la velocità di sviluppo dell'energia idroelettrica non sarà ancora paragonabile a quella delle energie rinnovabili. Anche in termini di quota di produzione totale di energia, potrebbe essere superata dalle energie rinnovabili. Se il tempo dovesse prolungarsi, è probabile che venga addirittura superata.
Liu Shiyu, direttore del dipartimento di pianificazione dell'Istituto di pianificazione dell'energia elettrica generale, prevede che durante il periodo del 14° Piano quinquennale, la capacità installata di energie rinnovabili in Cina supererà gli 800 milioni di kW, pari al 29%; la produzione annua di energia raggiungerà 1,5 trilioni di kWh, superando l'energia idroelettrica.
Data di pubblicazione: 14 gennaio 2022
