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, dalla capacità installata di soli 480 kW della centrale idroelettrica di Shilongba agli attuali 370 milioni di kW, che la collocano al primo posto a livello mondiale, il settore idrico ed elettrico cinese ha compiuto progressi straordinari. Noi operiamo nel settore del carbone e sentiamo parlare, più o meno, di energia idroelettrica, ma non conosciamo a fondo il settore idroelettrico.
01 Principio di generazione di energia idroelettrica
L'energia idroelettrica è essenzialmente 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 la corrente dell'acqua 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 legale e il dislivello è accettabile. Pertanto, nella costruzione di una centrale idroelettrica, si può scegliere di costruire una diga e deviare l'acqua per concentrare il dislivello, in modo da migliorare 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 fase di avviamento e funzionamento. Può entrare in funzione rapidamente dallo stato statico in pochi minuti e completare l'operazione 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 riserva in caso di guasto del sistema elettrico.
La produzione di energia idroelettrica non consuma combustibile, non richiede grandi quantità di manodopera e investimenti in infrastrutture per l'estrazione e il trasporto del combustibile, ha apparecchiature semplici, pochi operatori, minore potenza ausiliaria, lunga durata delle apparecchiature e bassi costi di esercizio e manutenzione. Pertanto, il costo di produzione dell'energia di una centrale idroelettrica è basso, pari a 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 energetica termica di una centrale termoelettrica 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 termoelettrica.
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 idroelettrica mensile dal 2013 al 2021, in Cina la stagione delle piogge va da giugno a ottobre e quella secca da dicembre a febbraio. La differenza tra le due può essere anche 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.
Limitata da condizioni oggettive. Le centrali idroelettriche non possono essere costruite dove c'è acqua. La costruzione di una centrale idroelettrica è limitata dalla geologia, dal dislivello, dalla portata, dal trasferimento dei residenti e persino dalla divisione amministrativa. 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. Fino a quando non verrà riproposto nelle due sessioni di quest'anno, non si sa ancora quando potranno iniziare i lavori di costruzione.
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, e comportano ingenti costi di reinsediamento. 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, tuttora 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 progettazione preliminare e la pianificazione, 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 è stata di 1355,21 miliardi di kWh, con un aumento 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, mantenendosi 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, le risorse della Cina per lo sviluppo di grandi impianti idroelettrici sono insufficienti. 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 limitarsi alla "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.
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 e così via.
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 sprecate nei principali bacini fluviali cinesi provengono dalla provincia del Sichuan, fino a 20,2 miliardi di kWh, mentre più della 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 con le proprie forze. 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, anch'esso 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, il che significa che l'energia idroelettrica ha conosciuto una nuova 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. Persino in termini di quota di produzione totale di energia, potrebbe essere superata dalle nuove fonti energetiche, che arriveranno più tardi. Se il tempo si prolunga, si può affermare che il sorpasso sarà inevitabile.
Data di pubblicazione: 12 aprile 2022
