I fiumi scorrono per migliaia di chilometri, contenendo un'enorme quantità di energia. Lo sviluppo e l'utilizzo dell'energia idrica naturale per produrre elettricità è chiamato energia idroelettrica. I due elementi fondamentali che costituiscono l'energia idraulica sono la portata e il dislivello. La portata è determinata dal fiume stesso e il tasso di utilizzo dell'energia cinetica derivante dall'impiego diretto dell'acqua del fiume sarebbe molto basso, poiché è impossibile riempire l'intero corso del fiume con turbine idrauliche.
L'utilizzo dell'acqua sfrutta principalmente l'energia potenziale, e ciò comporta necessariamente un dislivello utile. Tuttavia, il dislivello naturale dei fiumi si forma generalmente in modo graduale lungo il corso d'acqua e, entro un tratto relativamente breve, il dislivello naturale della portata d'acqua è piuttosto ridotto. È quindi necessario adottare opportune misure ingegneristiche per aumentare artificialmente il dislivello, ovvero concentrare il dislivello naturale disperso in modo da formare un livello idrico utilizzabile.
Vantaggi dell'energia idroelettrica
1. Rigenerazione dell'energia idrica
L'energia idrica proviene dal deflusso naturale dei fiumi, formato principalmente dalla circolazione di gas naturale e acqua. La circolazione dell'acqua permette di riciclare e riutilizzare l'energia idrica, motivo per cui viene definita "energia rinnovabile". L'energia rinnovabile occupa una posizione unica nel panorama energetico.
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 essere contemporaneamente utilizzate per il controllo delle inondazioni, l'irrigazione, la navigazione, l'approvvigionamento idrico, l'acquacoltura, il turismo e altri aspetti, consentendo uno sviluppo multifunzionale.
3. Regolamentazione dell'energia idrica
L'energia elettrica non può essere immagazzinata e la produzione e il consumo avvengono simultaneamente. L'energia idrica, invece, può essere immagazzinata in bacini idrici, creati in base alle esigenze del sistema elettrico. I bacini fungono da depositi di energia per il sistema. La regolazione dei bacini migliora la capacità del sistema elettrico di gestire i carichi, aumentando l'affidabilità e la flessibilità dell'approvvigionamento energetico.
4. Reversibilità della produzione di energia idroelettrica
Una turbina idraulica che convoglia l'acqua da un punto elevato a uno più basso può generare elettricità e convertire l'energia idrica in energia elettrica; a sua volta, l'acqua proveniente dai bacini idrici situati a livelli inferiori viene aspirata da pompe elettriche e convogliata verso serbatoi a livelli superiori per l'immagazzinamento, convertendo l'energia elettrica in energia idrica. L'utilizzo della reversibilità della generazione idroelettrica per la costruzione di centrali idroelettriche a pompaggio riveste un ruolo fondamentale nel migliorare la capacità di regolazione del carico del sistema elettrico.
5. Flessibilità del funzionamento dell'unità
Le centrali idroelettriche hanno un'attrezzatura semplice, un funzionamento flessibile e affidabile e sono molto facili da gestire per aumentare o diminuire i carichi. Possono essere avviate o arrestate rapidamente in base alle esigenze degli utenti e sono facilmente automatizzabili. Sono particolarmente adatte per svolgere compiti di riduzione dei picchi di carico e modulazione della frequenza del sistema elettrico, nonché per fungere da riserva di emergenza, regolazione del carico e altre funzioni. Possono aumentare l'affidabilità del sistema elettrico, con notevoli vantaggi dinamici. Le centrali idroelettriche sono i principali responsabili dei carichi dinamici nel sistema elettrico.
6. Bassi costi ed elevata efficienza della produzione di energia idroelettrica
L'energia idroelettrica non consuma combustibile e non richiede un grande numero di persone e infrastrutture per lo sfruttamento e il trasporto del combustibile stesso. Le apparecchiature sono semplici, con un numero ridotto di operatori, minore potenza ausiliaria, lunga durata e bassi costi di esercizio e manutenzione. Pertanto, il costo di produzione dell'energia elettrica delle centrali idroelettriche è basso, pari a solo 1/5 o 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 intorno al 40%.
7. Contribuisce a migliorare l'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 spaziale e temporale del flusso d'acqua, contribuendo a migliorare l'ambiente ecologico delle aree circostanti. Per le centrali termoelettriche a carbone, ogni tonnellata di carbone grezzo emette circa 30 kg di SO2 e oltre 30 kg di particolato. Secondo le statistiche relative a 50 centrali termoelettriche a carbone di grandi e medie dimensioni a livello nazionale, il 90% di esse emette SO2 con una concentrazione superiore a 860 mg/m³, un livello di inquinamento molto grave. Nel mondo odierno, dove si presta sempre maggiore attenzione alle problematiche ambientali, accelerare la costruzione di impianti idroelettrici e aumentarne la quota in Cina riveste grande importanza per la riduzione dell'inquinamento ambientale.
Svantaggi dell'energia idroelettrica
Ingente investimento una tantum – enormi opere di sterro e cemento per la costruzione di centrali idroelettriche; inoltre, comporterà considerevoli danni da alluvione e richiederà ingenti costi di reinsediamento; il periodo di costruzione è anche più lungo rispetto a quello delle centrali termoelettriche, con conseguenti ripercussioni sulla rotazione dei fondi. Anche se parte dell'investimento nei progetti di ingegneria idraulica è ripartito tra i vari enti beneficiari, l'investimento per kilowatt di energia idroelettrica è molto più elevato rispetto a quello dell'energia termica. Tuttavia, in futuro, i risparmi sui costi operativi annuali saranno compensati anno dopo anno. Il periodo massimo di compensazione consentito è correlato al livello di sviluppo del paese e alla politica energetica. Se il periodo di compensazione è inferiore al valore consentito, si ritiene ragionevole aumentare la capacità installata della centrale idroelettrica.
Rischio di cedimento: le dighe possono essere soggette a inondazioni, disastri naturali, danni causati dall'uomo e problemi di qualità costruttiva, con conseguenze potenzialmente catastrofiche per le aree e le infrastrutture a valle. Tali cedimenti possono compromettere l'approvvigionamento energetico, la fauna e la flora, causando perdite significative e numerose vittime.
Danni all'ecosistema: i grandi bacini idrici causano estese inondazioni a monte delle dighe, distruggendo talvolta pianure, foreste vallive e praterie. Allo stesso tempo, influiscono anche sull'ecosistema acquatico circostante, con un impatto significativo su pesci, uccelli acquatici e altri animali.
Data di pubblicazione: 3 aprile 2023
