Зачем на гидроэлектростанциях строят плотину?

Коротко: плотина на ГЭС нужна, чтобы создать напор — перепад уровней воды, без которого турбина не сможет вырабатывать заметную мощность. А уже из этого вытекает целый набор функций.

Что именно делает плотина:

1. Создаёт водохранилище и напор.
   Подпирая реку, плотина поднимает уровень воды выше турбин, образуя запас потенциальной энергии. Мощность ГЭС приблизительно пропорциональна $P \approx \eta \rho g Q H$, где $Q$ — расход воды, а $H$ — напор. Чем больше $H$, тем эффективнее работа станции при том же расходе.

2. Сглаживает сезонность притока.
   Реки текут неравномерно: половодье весной, маловодье летом/зимой. Водохранилище позволяет накапливать воду в “сытные” периоды и выдавать её в маловодные — станция работает стабильнее круглый год.

3. Обеспечивает манёвренность и покрытие пиков.
   Накопленный объём можно быстро “отпустить” через турбины, чтобы закрывать утренние/вечерние пики потребления. Это особенно важно для энергосистемы с большим количеством переменных ВИЭ.

4. Регулирует сток и снижает паводковые риски.
   Часть паводковой волны удерживается водохранилищем и сбрасывается контролируемо, что уменьшает вероятность наводнений ниже по течению.

5. Сопутствующие выгоды.
   — водоснабжение городов и орошение;
   — судоходство (глубины и шлюзы);
   — рекреация и рыболовство;
   — иногда — борьба с льдом и улучшение водного режима.

Нюансы: плотина — не единственный способ вырабатывать гидроэнергию (есть деривационные, русловые, приливные установки), но для классической крупной ГЭС именно плотина создаёт нужный перепад высот и запас воды, делая станцию мощной, управляемой и полезной для всей энергосистемы.