1. Risorse energetiche idriche
La storia dello sviluppo umano e dell'utilizzo delle risorse idroelettriche risale all'antichità. Secondo l'Interpretazione della Legge sulle Energie Rinnovabili della Repubblica Popolare Cinese (redatta dal Comitato di Lavoro Legislativo del Comitato Permanente del Congresso Nazionale del Popolo), la definizione di energia idrica è la seguente: il calore del vento e del sole provoca l'evaporazione dell'acqua, il vapore acqueo forma pioggia e neve, la caduta di pioggia e neve forma fiumi e torrenti, e il flusso dell'acqua produce energia, che viene chiamata energia idrica.
Il tema principale dello sviluppo e dell'utilizzo delle risorse idroelettriche contemporanee è lo sviluppo e l'utilizzo delle risorse idroelettriche, pertanto si tende a usare come sinonimi le espressioni "risorse idriche", "risorse idrauliche" e "risorse idroelettriche". Tuttavia, in realtà, le risorse idroelettriche comprendono una vasta gamma di elementi, come le risorse idrotermiche, le risorse idroelettriche, le risorse idroelettriche e le risorse energetiche dell'acqua di mare.
(1) Risorse idriche ed energetiche termiche
Le risorse idriche e termali sono comunemente note come sorgenti termali naturali. Nell'antichità, le persone iniziarono a utilizzare direttamente le risorse idriche e termali delle sorgenti naturali per costruire bagni, lavarsi, curare malattie ed fare esercizio fisico. Anche oggi le risorse idriche e termali vengono utilizzate per la produzione di energia elettrica e il riscaldamento. L'Islanda, ad esempio, nel 2003 ha prodotto 7,08 miliardi di kilowattora di energia idroelettrica, di cui 1,41 miliardi di kilowattora sono stati generati utilizzando l'energia geotermica (ovvero le risorse idriche termiche). L'86% degli abitanti del paese utilizza l'energia geotermica (risorse idriche termiche) per il riscaldamento. A Xizang è stata costruita la centrale elettrica di Yangbajing, con una capacità installata di 25.000 kilowatt, che utilizza anch'essa l'energia geotermica (risorse idriche e termiche) per generare elettricità. Secondo le previsioni degli esperti, in Cina l'energia a bassa temperatura (utilizzando l'acqua di falda come mezzo) che può essere raccolta dal terreno entro circa 100 metri di profondità può raggiungere ogni anno i 150 miliardi di kilowatt. Attualmente, la capacità installata di generazione di energia geotermica in Cina è di 35.300 kilowatt.
(2) Risorse di energia idraulica
L'energia idraulica comprende l'energia cinetica e potenziale dell'acqua. Nell'antica Cina, le risorse di energia idraulica di fiumi impetuosi, cascate e rapide venivano ampiamente utilizzate per costruire macchinari come ruote idrauliche, mulini ad acqua e altri sistemi di irrigazione, lavorazione dei cereali e decorticazione del riso. Negli anni '30 del XIX secolo, in Europa vennero sviluppate e utilizzate centrali idrauliche per fornire energia a industrie su larga scala come mulini per la farina, cotonifici e miniere. Le moderne turbine idrauliche, che azionano direttamente pompe centrifughe per generare forza centrifuga per il sollevamento e l'irrigazione dell'acqua, così come le stazioni di pompaggio a colpo d'ariete, che utilizzano il flusso d'acqua per generare la pressione del colpo d'ariete e creare un'elevata pressione idrica per il sollevamento e l'irrigazione, rappresentano tutte applicazioni dirette dello sviluppo e dell'utilizzo delle risorse di energia idrica.
(3) Risorse di energia idroelettrica
Negli anni 1880, con la scoperta dell'elettricità, vennero fabbricati i motori elettrici basati sulla teoria elettromagnetica e costruite le centrali idroelettriche per convertire l'energia idraulica delle centrali idroelettriche in energia elettrica e fornirla agli utenti, dando inizio a un periodo di vigoroso sviluppo e utilizzo delle risorse di energia idroelettrica.
Le risorse idroelettriche a cui ci riferiamo sono generalmente chiamate risorse idroelettriche. Oltre alle risorse idriche fluviali, anche gli oceani contengono enormi quantità di energia mareomotrice, ondosa, salina e termica. Si stima che le risorse idroelettriche oceaniche globali ammontino a 76 miliardi di kilowatt, ovvero più di 15 volte le riserve teoriche di energia idroelettrica fluviale terrestre. Di queste, 3 miliardi di kilowatt provengono dall'energia mareomotrice, 3 miliardi dall'energia ondosa, 40 miliardi dall'energia termica differenziale e 30 miliardi dall'energia salina differenziale. Attualmente, solo lo sviluppo e l'utilizzo dell'energia mareomotrice hanno raggiunto una fase pratica che consente uno sfruttamento su larga scala delle risorse idroelettriche marine da parte dell'uomo. Lo sviluppo e l'utilizzo di altre fonti energetiche necessitano ancora di ulteriori ricerche per raggiungere risultati rivoluzionari in termini di fattibilità tecnica ed economica e per consentire uno sviluppo e un utilizzo concreti. Lo sviluppo e l'utilizzo dell'energia oceanica a cui ci riferiamo solitamente si riferiscono principalmente allo sviluppo e all'utilizzo dell'energia mareomotrice. L'attrazione gravitazionale della Luna e del Sole verso la superficie marina terrestre provoca fluttuazioni periodiche del livello dell'acqua, note come maree oceaniche. La fluttuazione dell'acqua marina genera energia mareale. In linea di principio, l'energia mareale è un'energia meccanica generata dalla variazione dei livelli di marea.
I mulini a marea comparvero nell'XI secolo e, all'inizio del XX secolo, Germania e Francia iniziarono a costruire piccole centrali mareomotrici.
Si stima che l'energia mareomotrice sfruttabile a livello mondiale sia compresa tra 1 e 1,1 miliardi di kilowatt, con una produzione annua di circa 1.240 miliardi di kilowattora. Le risorse di energia mareomotrice sfruttabili in Cina hanno una capacità installata di 21,58 milioni di kilowatt e una produzione annua di 30 miliardi di kilowattora.
Attualmente, la più grande centrale mareomotrice al mondo è quella di Rennes, in Francia, con una potenza installata di 240.000 kilowatt. La prima centrale mareomotrice in Cina, quella di Jizhou nel Guangdong, fu costruita nel 1958 con una potenza installata di 40 kilowatt. La centrale mareomotrice di Jiangxia, nello Zhejiang, costruita nel 1985, ha una potenza installata totale di 3.200 kilowatt, classificandosi al terzo posto nel mondo.
Inoltre, negli oceani cinesi, le riserve di energia delle onde ammontano a circa 12,85 milioni di kilowatt, quelle di energia delle maree a circa 13,94 milioni di kilowatt, quelle di energia derivante dalla differenza di salinità a circa 125 milioni di kilowatt e quelle di energia derivante dalla differenza di temperatura a circa 1,321 miliardi di kilowatt. In sintesi, l'energia oceanica totale in Cina è di circa 1,5 miliardi di kilowatt, più del doppio della riserva teorica di 694 milioni di kilowatt di energia idroelettrica fluviale terrestre, e presenta ampie prospettive di sviluppo e utilizzo. Oggi, i paesi di tutto il mondo stanno investendo ingenti risorse nella ricerca di approcci tecnologici per sviluppare e utilizzare le enormi risorse energetiche nascoste negli oceani.
2. Risorse di energia idroelettrica
Le risorse di energia idroelettrica si riferiscono generalmente all'utilizzo dell'energia potenziale e cinetica del flusso d'acqua fluviale per produrre lavoro e azionare la rotazione delle turbine idroelettriche, generando così elettricità. La produzione di energia da carbone, petrolio, gas naturale e nucleare richiede il consumo di risorse energetiche non rinnovabili, mentre la produzione di energia idroelettrica non consuma risorse idriche, ma sfrutta l'energia del flusso fluviale.
(1) Risorse globali di energia idroelettrica
Le riserve totali di risorse idroelettriche nei fiumi di tutto il mondo ammontano a 5,05 miliardi di kilowatt, con una produzione annua di energia fino a 44,28 trilioni di kilowattora; le risorse idroelettriche tecnicamente sfruttabili sono pari a 2,26 miliardi di kilowatt e la produzione annua di energia può raggiungere i 9,8 trilioni di kilowattora.
Nel 1878, la Francia costruì la prima centrale idroelettrica al mondo, con una potenza installata di 25 kilowatt. Ad oggi, la potenza idroelettrica installata a livello mondiale ha superato i 760 milioni di kilowatt, con una produzione annua di 3 trilioni di kilowattora.
(2) Risorse idroelettriche della Cina
La Cina è uno dei paesi con le maggiori risorse idroelettriche al mondo. Secondo l'ultima indagine sulle risorse idroelettriche, le riserve teoriche di energia idroelettrica fluviale in Cina ammontano a 694 milioni di kilowatt, con una produzione annua teorica di 6,08 trilioni di kilowattora, posizionandosi al primo posto a livello mondiale per riserve teoriche di energia idroelettrica. La capacità tecnicamente sfruttabile delle risorse idroelettriche cinesi è di 542 milioni di kilowatt, con una produzione annua di 2,47 trilioni di kilowattora, mentre la capacità economicamente sfruttabile è di 402 milioni di kilowatt, con una produzione annua di 1,75 trilioni di kilowattora, valori entrambi al primo posto a livello mondiale.
Nel luglio del 1905, fu costruita la prima centrale idroelettrica cinese, la centrale idroelettrica di Guishan nella provincia di Taiwan, con una capacità installata di 500 kVA. Nel 1912, fu completata la prima centrale idroelettrica della Cina continentale, la centrale idroelettrica di Shilongba a Kunming, nella provincia dello Yunnan, con una capacità installata di 480 kilowatt. Nel 1949, la capacità idroelettrica installata nel paese era di 163.000 kilowatt; alla fine del 1999, era cresciuta fino a 72,97 milioni di kilowatt, seconda solo agli Stati Uniti e seconda al mondo; entro il 2005, la capacità idroelettrica totale installata in Cina aveva raggiunto i 115 milioni di kilowatt, classificandosi al primo posto nel mondo, rappresentando il 14,4% della capacità idroelettrica sfruttabile e il 20% della capacità installata totale del settore energetico nazionale.
(3) Caratteristiche dell'energia idroelettrica
L'energia idroelettrica si rigenera continuamente grazie al ciclo idrologico della natura e può essere utilizzata costantemente dall'uomo. Spesso si usa l'espressione "inesauribile" per descrivere la rinnovabilità dell'energia idroelettrica.
L'energia idroelettrica non consuma combustibile né emette sostanze nocive durante la produzione e il funzionamento. I suoi costi di gestione e di esercizio, i costi di produzione dell'energia e l'impatto ambientale sono molto inferiori a quelli della produzione di energia termica, il che la rende una fonte di energia verde a basso costo.
L'energia idroelettrica offre buone prestazioni di regolazione, un avvio rapido e svolge un ruolo di riduzione dei picchi di carico nella gestione della rete elettrica. È veloce ed efficiente, riducendo le perdite di fornitura in situazioni di emergenza e incidenti e garantendo la sicurezza dell'approvvigionamento energetico.
L'energia idroelettrica e l'energia minerale appartengono alle energie primarie basate sulle risorse, che vengono convertite in energia elettrica e definite energie secondarie. Lo sviluppo dell'energia idroelettrica è una fonte energetica che realizza simultaneamente sia lo sviluppo dell'energia primaria che la produzione di energia secondaria, con una duplice funzione di costruzione di infrastrutture energetiche primarie e secondarie; non è necessario alcun processo separato di estrazione, trasporto e stoccaggio di minerali, riducendo notevolmente i costi del combustibile.
La costruzione di bacini idrici per lo sviluppo dell'energia idroelettrica modificherà l'ambiente ecologico delle aree locali. Da un lato, richiederà l'inondazione di alcuni terreni, con conseguente spostamento di popolazioni; dall'altro, potrà ripristinare il microclima della regione, creare un nuovo ambiente acquatico, favorire la sopravvivenza degli organismi e agevolare lo sviluppo di attività umane come il controllo delle inondazioni, l'irrigazione, il turismo e la navigazione. Pertanto, nella pianificazione dei progetti idroelettrici, è fondamentale considerare nel complesso la minimizzazione dell'impatto negativo sull'ambiente ecologico, poiché lo sviluppo dell'energia idroelettrica presenta più vantaggi che svantaggi.
Grazie ai vantaggi dell'energia idroelettrica, i paesi di tutto il mondo stanno adottando politiche che danno priorità allo sviluppo di questa fonte energetica. Negli anni '90, l'energia idroelettrica rappresentava il 93,2% della capacità installata totale del Brasile, mentre paesi come Norvegia, Svizzera, Nuova Zelanda e Canada avevano una quota di energia idroelettrica superiore al 50%.
Nel 1990, la percentuale di energia idroelettrica prodotta rispetto all'elettricità sfruttabile in alcuni paesi del mondo era del 74% in Francia, del 72% in Svizzera, del 66% in Giappone, del 61% in Paraguay, del 55% negli Stati Uniti, del 54% in Egitto, del 50% in Canada, del 17,3% in Brasile, dell'11% in India e del 6,6% in Cina nello stesso periodo.
Data di pubblicazione: 24 settembre 2024
