I fiumi scorrono per migliaia di chilometri, contenendo un'enorme quantità di energia. Lo sfruttamento e l'utilizzo dell'energia idrica naturale per la produzione di elettricità è chiamato energia idroelettrica. I due elementi fondamentali che costituiscono l'energia idraulica sono la portata e il salto idroelettrico. La portata è determinata dal fiume stesso e il tasso di utilizzo dell'energia cinetica derivante dall'utilizzo diretto dell'acqua del fiume sarà molto basso, poiché è impossibile riempire l'intero tratto del fiume con turbine idrauliche.
L'utilizzazione idraulica sfrutta principalmente l'energia potenziale, e deve esserci una riduzione nell'utilizzo di tale energia. Tuttavia, il salto naturale dei fiumi si forma generalmente gradualmente lungo il corso d'acqua e, entro un tratto relativamente breve, il salto naturale della portata d'acqua è relativamente basso. È necessario adottare misure ingegneristiche appropriate per aumentare artificialmente il salto, ovvero concentrare il salto naturale sparso per formare un carico idrico utilizzabile.
Vantaggi dell'energia idroelettrica
1. Rigenerazione dell'energia idrica
L'energia idrica deriva dal deflusso naturale dei fiumi, che è generato principalmente da gas naturale e dalla circolazione dell'acqua. La circolazione dell'acqua consente il riciclo e il riutilizzo dell'energia idrica, motivo per cui l'energia idrica è definita "energia rinnovabile". L'"energia rinnovabile" occupa una posizione unica nell'ambito dell'edilizia energetica.
2. Le risorse idriche possono essere utilizzate in modo completo
L'energia idroelettrica utilizza solo l'energia del flusso d'acqua e non consuma acqua. Pertanto, le risorse idriche possono essere sfruttate in modo completo e, oltre alla produzione di energia, possono beneficiare contemporaneamente di controllo delle inondazioni, irrigazione, trasporto marittimo, approvvigionamento idrico, acquacoltura, turismo e altri aspetti, realizzando uno sviluppo multi-obiettivo.
3. Regolazione dell'energia idrica
L'energia elettrica non può essere immagazzinata e la produzione e il consumo avvengono simultaneamente. L'energia idrica può essere immagazzinata in serbatoi, prodotti in base alle esigenze del sistema elettrico. I serbatoi fungono da depositi di energia per il sistema elettrico. La regolazione dei serbatoi migliora la capacità del sistema elettrico di regolare i carichi, aumentando l'affidabilità e la flessibilità dell'approvvigionamento energetico.
4. Reversibilità della produzione idroelettrica
Una turbina idraulica che dirige l'acqua da un punto elevato a uno basso può generare elettricità e convertire l'energia idrica in energia elettrica; a loro volta, i corpi idrici situati a livelli inferiori vengono assorbiti da pompe elettriche e inviati ai bacini di stoccaggio a livelli superiori, convertendo l'energia elettrica in energia idrica. L'utilizzo della reversibilità della generazione idroelettrica per la costruzione di centrali idroelettriche ad accumulo ha un ruolo unico nel migliorare la capacità di regolazione del carico del sistema elettrico.
5. Flessibilità di funzionamento dell'unità
Le unità di generazione di energia idroelettrica sono dotate di apparecchiature semplici, funzionamento flessibile e affidabile e sono molto comode per aumentare o diminuire i carichi. Possono essere avviate o arrestate rapidamente in base alle esigenze degli utenti e sono facili da automatizzare. Sono particolarmente adatte per svolgere compiti di peak shaving e modulazione di frequenza del sistema elettrico, oltre a fungere da standby di emergenza, regolazione del carico e altre funzioni. Possono aumentare l'affidabilità del sistema elettrico, con eccezionali vantaggi dinamici. Le centrali idroelettriche sono le principali fonti di carichi dinamici nel sistema elettrico.
6. Basso costo ed elevata efficienza della produzione idroelettrica
L'energia idroelettrica non consuma combustibile e non richiede un elevato numero di manodopera e di infrastrutture per lo sfruttamento e il trasporto del combustibile. Le apparecchiature sono semplici, richiedono un numero ridotto di operatori, richiedono meno energia ausiliaria, hanno una lunga durata utile e sono bassi i costi di esercizio e manutenzione. Pertanto, il costo di produzione dell'energia elettrica delle centrali idroelettriche è basso, solo da 1/5 a 1/8 di quello delle centrali a combustibili fossili. Inoltre, il tasso di utilizzo dell'energia delle centrali idroelettriche è elevato, superando l'85%, mentre quello delle centrali a combustibili fossili si attesta solo sul 40% circa.
7. Contribuisce al miglioramento dell'ambiente ecologico
La produzione di energia idroelettrica non inquina l'ambiente. L'ampia superficie idrica del bacino regola il microclima della regione e la distribuzione temporale e spaziale del flusso d'acqua, contribuendo al miglioramento dell'ambiente ecologico delle aree circostanti. Per le centrali a carbone, ogni tonnellata di carbone grezzo deve emettere circa 30 kg di SO2, e vengono emessi oltre 30 kg di particolato. Secondo le statistiche di 50 centrali a carbone di grandi e medie dimensioni a livello nazionale, il 90% delle centrali emette SO2 con una concentrazione superiore a 860 mg/m³, il che rappresenta un inquinamento molto grave. Nel mondo odierno, in cui si presta sempre maggiore attenzione alle questioni ambientali, accelerare la costruzione di centrali idroelettriche e aumentare la quota di energia idroelettrica in Cina è di grande importanza per ridurre l'inquinamento ambientale.
Svantaggi dell'energia idroelettrica
Investimento una tantum di grandi dimensioni: enormi lavori di movimento terra e calcestruzzo per la costruzione di centrali idroelettriche. Inoltre, causerà notevoli perdite dovute alle inondazioni e richiederà il pagamento di ingenti costi di reinsediamento. Il periodo di costruzione è inoltre più lungo rispetto alla costruzione di centrali termoelettriche, influendo sul fatturato dei fondi destinati alla costruzione. Anche se una parte degli investimenti nei progetti di tutela delle acque è condivisa tra diversi dipartimenti beneficiari, l'investimento per kilowatt di energia idroelettrica è molto superiore a quello dell'energia termoelettrica. Tuttavia, nelle operazioni future, i risparmi sui costi operativi annuali saranno compensati di anno in anno. Il periodo massimo di compensazione consentito è correlato al livello di sviluppo e alla politica energetica del Paese. Se il periodo di compensazione è inferiore al valore consentito, si ritiene ragionevole aumentare la capacità installata della centrale idroelettrica.
Rischio di guasti – A causa di inondazioni, le dighe bloccano grandi quantità d'acqua, calamità naturali, danni causati dall'uomo e la qualità delle costruzioni, il che può avere conseguenze catastrofiche per le aree e le infrastrutture a valle. Tali guasti possono compromettere l'approvvigionamento energetico, la fauna e la flora, e possono anche causare perdite e vittime significative.
Danni all'ecosistema – I grandi bacini idrici causano estese inondazioni a monte delle dighe, a volte distruggendo pianure, foreste vallive e praterie. Allo stesso tempo, influiscono anche sull'ecosistema acquatico circostante la centrale, con un impatto significativo su pesci, uccelli acquatici e altri animali.
Data di pubblicazione: 03-04-2023
