La gestione degli impianti idroelettrici: un modello idrologico, economico, ecologico

La distinzione tra impianti a bacino o serbatoio ed impianti ad acqua fluente è importante perché nel primo caso si può governare il periodo temporale (nel giorno o nell'anno) della produzione di elettricità, ossia vi è la possibilità di stabilire quando e quanta energia produrre in funzione della domanda e del prezzo.
Nel caso di impianti ad acqua fluente, invece, la decisione principale riguarda la quantità di prelievo della fonte idraulica che è vincolata alla situazione idrogeologica (portata del flusso e altezza del salto). Il prelievo dell'acqua è limitato dall'imposizione di un deflusso minimo vitale al fine di salvaguardare la vita biologica del corso d'acqua a valle della centrale. La fonte idraulica può essere ricostituita dopo il suo utilizzo mediante appositi impianti di pompaggio, del tutto simili alle centrali a bacino/serbatoio, che oltre ad avere l'invaso superiore dispongono anche di un invaso inferiore per immagazzinare l'acqua scaricata dalle turbine idrauliche. L'acqua del bacino inferiore viene sollevata (pompata) verso quello superiore con un costo energetico perché viene impiegata energia elettrica prodotta da altri impianti. Si impiega nel pompaggio grosso modo 1,5 volte l'energia che si può riottenere. Tuttavia il vantaggio è duplice. Gli impianti di pompaggio sono in grado di variare la produzione seguendo bene il profilo della domanda e in particolare di coprire i momenti di punta. Il secondo vantaggio si ha quando l'energia impiegata per il funzionamento del sistema di pompaggio è ottenuta ad un costo monetario vantaggioso rispetto al costo energetico. In tal modo l'inefficienza energetica viene sopravanzata dal vantaggio economico e le centrali di pompaggio diventano un importante elemento di flessibilità per valorizzare l'energia importata di notte o prodotta da impianti cosiddetti di base (nucleari e termoelettrici a carbone) al ne di renderla disponibile nelle ore di punta [Pireddu].
Le diverse tipologie di impianti idroelettrici (acqua fluente, bacino/serbatoio, pompaggio) traggono vantaggio in modo differente dall'andamento orario dei prezzi determinati dalla borsa elettrica. Infatti, ad esempio, gli impianti a bacino/ serbatoio e quelli di pompaggio sono dispacciati per immettere energia in rete durante le ore di punta caratterizzate da prezzi massimi o per fornire servizi ancillari ancor più remunerativi, mentre gli impianti ad acqua fluente immettono in rete l'energia durante tutte le ore del giorno e quindi anche nelle ore vuote caratterizzate da prezzi minimi [Pireddu].