Generalità sugli impianti idroelettrici di produzione mediante accumulo per pompaggio

La derivazione delle acque a scopo idroelettrico si fonda sul concetto che deviando le acque dal loro corso naturale mediante canali, condotte e gallerie si realizza un risparmio di energia di posizione che si mette a frutto sulle pale di una macchina (turbina), facendo girare l'albero di un motore (alternatore) che genera la corrente elettrica.
Un impianto idroelettrico utilizza le acque che scorrono nel rio, torrente o fiume senza modificarne la portata (se non nel tratto sotteso tra la presa e la restituzione al quale l'acqua è sottratta) - in tal caso si dice ad acqua fluente - o si avvale della capacità di regolazione di un invaso che consente, con l'accumulo, di trasferire nel tempo e concentrare la produzione di energia, ed allora si dice, appunto, che l'impianto è regolato.
Teoricamente occorrono 363 metri di salto perché un metro cubo d'acqua produca un chilowattora; in pratica ne occorrono oltre 400 per effetto delle perdite di vario genere.
La produzione di energia elettrica si realizza anche a mezzo di altre fonti energetiche; alcune - eoliche, solari, maremotrici - sono dette rinnovabili come le idroelettriche; altre non lo sono perché la loro utilizzazione comporta la combustione della materia - carbone, petrolio, gas, biomasse, sostanze radioattive - la cui formazione risale spesso a lontane ere geologiche.
La produzione di energia che si ricava dalle varie fonti in genere non corrisponde alla richiesta delle diverse utenze; mentre il problema di immagazzinare grandi quantità di energia si può dire ancora irrisolto.
Inoltre essendo il diagramma temporale della produzione a mezzo degli impianti tradizionali sfasato rispetto a quello della domanda si verifica la necessità di stabilire la compatibilità tra disponibilità e fabbisogno.
Da tale esigenza è scaturita l'idea di un particolare tipo di impianto idroelettrico, quello di produzione mediante accumulo per pompaggio.
Il funzionamento di detti impianti si basa sul criterio di realizzare un flusso d'acqua tra due invasi, situati a quote molto differenti, nel senso della caduta (fase di produzione) e nel senso opposto del sollevamento (fase di pompaggio); la produzione ovviamente si realizza nelle ore di punta dei consumi, in cui la maggiore richiesta conferisce all'energia prodotta maggior pregio, mentre il sollevamento si effettua nelle ore e nei giorni di minore richiesta utilizzando energia (detta di cascame) che, essendo comunque prodotta con ridotte possibilità d'impiego, ha scarso valore.
Gli impianti di produzione per pompaggio si prestano anche per costituire riserve d'acqua ad alta quota nei periodi in cui si verificano deflussi abbondanti, utilizzando comunque energia di scarso valore per il pompaggio; in questo caso si attua una vantaggiosa opera di regolazione di tipo stagionale.
Per assolvere alla loro funzione gli impianti di produzione per pompaggio sono dislocati in vicinanza delle grandi concentrazioni industriali ed urbane le cui utenze sono caratterizzate da alti consumi energetici.
È ancora da sottolineare che in detti impianti si consuma molta più energia di quella che si produce (circa un 30-40% in più) ma l'operazione risulta economicamente molto vantaggiosa per il maggior pregio dell'energia prodotta rispetto a quella consumata, così da giustificare ampiamente i forti investimenti che la costruzione degli stessi impianti richiede.
In certi casi detti impianti utilizzano strutture, centrali ed invasi esistenti, artificiali o naturali, che consentono di contenere i costi di costruzione.