Dabai pozitīva ceļa plānošana uz ilgtspējīgas enerģijas nākotni

Tuvojas ANO Klimata pārmaiņu konference (COP27), kas novembrī notiks Ēģiptē, pievērš uzmanību ceļiem, kas nepieciešami globālo klimata mērķu sasniegšanai. Lai stabilizētu klimatu, tostarp panāktu nulles enerģijas sistēmas līdz 2050. gadam, ļoti svarīga ir strauja ekonomiku dekarbonizācija. Taču, tā kā pasaule saskaras arī ar dabas/bioloģiskās daudzveidības krīzi un cenšas sasniegt attīstības mērķu kopumu, šiem ceļiem ir jāņem vērā to ietekme uz kopienas un ekosistēmas; klimata stabilizēšanai jācenšas nodrošināt atbilstību Zemes dzīvības atbalsta sistēmu uzturēšanai.

Vairākas prognozes par to, kas nepieciešams, lai panāktu energosistēmas, kas atbilst 1.5° C klimata mērķim ir raksturīga globālās hidroenerģijas jaudas dubultošana, piemēram, no Starptautiskā Enerģētikas aģentūra (IEA) un Starptautiskā atjaunojamās enerģijas aģentūra (IRĒNA). Lai gan tas ir mazāks proporcionāls pieaugums nekā citiem atjaunojamiem energoresursiem, piemēram, vēja un saules fotoelementiem, kas, kā tiek prognozēts, palielināsies vairāk nekā divdesmit reizes, globālās hidroenerģijas jaudas divkāršošana tomēr nozīmē ievērojamas infrastruktūras paplašināšanos, kas ietekmēs pasaules upes un daudzveidīgās ieguvumi, ko tie sniedz sabiedrībām un ekonomikai no saldūdens zvejniecības, kas baro simtiem miljonus, līdz plūdu mazināšanai un stabilām deltām.

Tikai viena trešdaļa pasaules lielāko upju joprojām ir brīvi plūstoša – un globālās hidroenerģijas jaudas dubultošanās rezultātā tiktu aizsprostota aptuveni puse no tiem, vienlaikus radot mazāk nekā 2% no nepieciešamās atjaunojamās enerģijas ražošanas 2050. gadā.

Gandrīz visi jaunie enerģētikas projekti, tostarp vēja un saules enerģijas projekti, radīs zināmu negatīvu ietekmi, bet liela ekosistēmas veida — lielu, brīvi plūstošu upju — zaudējumus tādā mērogā būs lieli kompromisi cilvēkiem un dabai globālā līmenī. Tādējādi hidroenerģijas paplašināšanai ir nepieciešama īpaši rūpīga plānošana un lēmumu pieņemšana. Šeit es apskatīšu dažus galvenos jautājumus, kas ir svarīgi hidroenerģijas novērtēšanai, tostarp tos, kas bieži tiek pārprasti.

Mazo hidroenerģiju bieži uzskata par ilgtspējīgu vai zemas ietekmes, bet bieži vien tas tā nav. Mazā hidroenerģija nav konsekventi definēta (piemēram, dažas valstis “mazo hidroenerģiju” klasificē kā jebko līdz 50 MW), bet bieži vien tiek klasificēta kā projekti, kuru jauda ir mazāka par 10 MW. Tā kā bieži tiek pieņemts, ka šāda mēroga projektiem ir neliela ietekme uz vidi, mazi hidroenerģijas projekti bieži saņem stimulus vai subsīdijas un/vai gūst labumu no ierobežotas vides pārbaudes. Tomēr mazu hidroelektrostaciju aizsprostu izplatība var radīt ievērojamu kumulatīvo ietekmi. Turklāt pat neliels projekts īpaši sliktā vietā var radīt pārsteidzoši lielu negatīvu ietekmi.

Arī upes noplūdes hidroenerģija bieži tiek uzskatīta par ierobežotu negatīvu ietekmi, bet daži no aizsprostiem, kas visvairāk ietekmē upes, ir upju aizsprosti. Upju aizsprosti neuzglabā ūdeni ilgu laiku; projektā ieplūstošais ūdens daudzums ir tāds pats kā no projekta izplūstošais ūdens daudzums – vismaz ikdienā. Tomēr upes ieplūdes projekti var uzglabāt dienas laikā, ja tie darbojas "hidropīķa" vajadzībām, uzglabājot ūdeni visas dienas garumā un izlaižot to dažu stundu laikā, kad ir visaugstākais pieprasījums. Šis darbības veids var radīt būtisku negatīvu ietekmi uz upju lejteces ekosistēmām. Tā kā upju aizsprostiem nav lielu uzglabāšanas rezervuāru, tie nerada lielāko ietekmi uz cilvēkiem un upēm saistībā ar lieliem rezervuāriem, tostarp liela mēroga kopienu pārvietošanu un upju plūsmas sezonālo modeļu traucējumus. Taču šīs atšķirības pārāk bieži noved pie plašākiem vispārinājumiem, ka upju caurplūdes projekti neietekmē upes vai pat ka upes novadīšanas hidroenerģijai nav nepieciešams dambis. Lai gan dažos upes ietekas projektos nav iekļauts aizsprosts visā kanālā, daudziem lieliem upes noteces projektiem ir nepieciešams dambis, kas sadrumstalo upes kanālu (skatiet fotoattēlu zemāk). Šis nepiemērotais vispārinājums kļūst īpaši problemātisks, ja projekta atbalstītāji norāda uz tā upes noplūdes statusu kā saīsinājumu, lai argumentētu, ka tam būs minimāla ietekme. Šo “pārsteidzīgo vispārinājumu” izmantoja Mekongas upes Xayaboury aizsprosta atbalstītāji, kam ir liela ietekme gan uz zivju migrāciju, gan uz lejteces deltā nepieciešamo nogulumu slazdošanu.

Lai gan hidroelektrostaciju aizsprostu vides pārskati bieži koncentrējas uz vietējiem apstākļiem, negatīvā ietekme faktiski var izpausties pat simtiem kilometru attālumā no aizsprosta. Ja hidroenerģijas aizsprosti bloķē migrējošo zivju kustību, tie var radīt negatīvu ietekmi uz ekosistēmām visā upes baseinā gan augšpus, gan lejpus aizsprosta. Un, tā kā migrējošās zivis bieži vien ir viens no svarīgākajiem saldūdens zvejniecības veicinātājiem, tas negatīvi ietekmē cilvēkus, pat dažus, kas var dzīvot simtiem kilometru attālumā no aizsprosta vietas. Hidroenerģijas aizsprosti ir bijuši galvenais veicinātājs līdz dramatiskajiem migrējošo zivju globālajiem zaudējumiem, kas ir kopš 76. gada samazinājās par 1970%., ar augsta līmeņa piemēriem, piemēram, Kolumbijas un Mekongas upēm. Otra liela attāluma ietekme ir nogulsnes. Upe ir vairāk nekā ūdens plūsma, tā ir arī nogulumu, piemēram, dūņu un smilšu, plūsma. Upes, ieejot okeānā, nogulsnē šos nogulumus, veidojot deltu. Deltas var būt ārkārtīgi produktīvas gan lauksaimniecībā, gan zivsaimniecībā, un vairāk nekā 500 miljoni cilvēku tagad dzīvo deltās visā pasaulē, tostarp Nīlas, Gangas, Mekongas un Jandzi upēs. Tomēr, kad upe ieplūst ūdenskrātuvē, straume ievērojami palēninās, un liela daļa nogulumu izkrīt un tiek “ieslodzīta” aiz aizsprosta. Rezervuāri tagad uztver aptuveni vienu ceturtdaļu no globālās ikgadējās nogulumu plūsmas.dūņas un smiltis, kas citādi palīdzētu uzturēt deltas erozijas un jūras līmeņa celšanās apstākļos. Dažas galvenās deltas, piemēram, Nīla, tagad ir zaudējušas vairāk nekā 90% no nogulšņu krājuma un tagad grimst un sarūk. Tādējādi hidroenerģijas aizsprosti var būtiski ietekmēt galvenos resursus lielos upju baseinos, tostarp globāli svarīgas pārtikas piegādes, taču pārāk bieži hidroenerģijas projektu vides pārskats galvenokārt koncentrējas uz vietējo ietekmi.

Zivju caurbraukšana ap aizsprostiem reti ir mazinājusi aizsprostu negatīvo ietekmi uz migrējošām zivīm. Zivju caurbraukšana, piemēram, zivju kāpnes vai pat lifti, ir izplatīta aizsprostu mazināšanas prasība. Zivju eja sākotnēji tika izveidota upēs, kurās bija spēcīgas peldošas un lecošas zivju sugas, piemēram, laši, taču tagad eju struktūras tiek pievienotas lielu tropu upju aizsprostiem, piemēram, Mekongai vai Amazones pietekām, lai gan ir ļoti ierobežoti dati. vai piemēri, kā šajās upēs darbojas zivju pāreja. A 2012. gada pārskats par visiem recenzētajiem pētījumiem par zivju caurbraukšanas veiktspēju konstatēja, ka zivju pāreja lašiem darbojas daudz labāk nekā citiem zivju veidiem; vidēji konstrukcijām ir 62% veiksmīgu lašu peldēšanas pret straumi. Šis skaitlis var šķist liels, taču lielākajai daļai zivju ir jāpārvietojas pa vairākiem aizsprostiem pēc kārtas; pat ar salīdzinoši augsto 62% panākumu līmeni katrā aizsprostā, mazāk nekā ceturtā daļa lašu veiksmīgi izturētu trīs aizsprostus. Ne-lašiem veiksmes rādītājs bija 21% – pat tikai ar diviem aizsprostiem tikai 4% migrējošo zivju būs veiksmīgi (skatīt zemāk). Turklāt lielākajai daļai zivju ir nepieciešama arī migrācija lejup pa straumi, vismaz kāpuriem vai zivju mazuļiem, un lejup pa straumi bieži vien ir vēl mazāks.

Hidroenerģija vairs nav lētākā atjaunojamās enerģijas ražošanas tehnoloģija. Pēdējo desmitgažu laikā vēja izmaksas ir samazinājušās par aptuveni vienu trešdaļu un saules enerģijas izmaksas ir samazinājušās par 90%, un šķiet, ka šis izmaksu samazinājums turpināsies. Tikmēr hidroenerģijas vidējās izmaksas pēdējās desmitgades laikā ir nedaudz pieaugušas, tā ka sauszemes vēja enerģija tagad ir kļuvusi par viszemākajām vidējām izmaksām atjaunojamo enerģijas avotu vidū. Lai gan tās vidējās izmaksas joprojām ir nedaudz augstākas par hidroenerģiju, saules enerģijas projekti tagad konsekventi uzstādīja zemāko izmaksu enerģijas projekta rekordu.

Hidroenerģijai ir vislielākais kavēšanās un izmaksu pārsniegumu biežums starp lielajiem infrastruktūras projektiem. EY veiktais pētījums atklāja, ka 80 procenti hidroenerģijas projektu piedzīvoja izmaksu pārsniegšanu ar vidējo pārsniegumu 60 procentiem. Abas šīs proporcijas bija visaugstākās starp lielo infrastruktūras projektu veidiem, tostarp fosilajām un atomelektrostacijām, ūdens projektiem un jūras vēja projektiem. Pētījumā arī konstatēts, ka 60 procenti hidroenerģijas projektu kavējās ar vidējo kavēšanos gandrīz trīs gadus, ko pārsniedza tikai ogļu projekti, kuriem bija nedaudz ilgāka vidējā kavēšanās.

Hidroenerģija var nodrošināt stabilu enerģijas ražošanu vai uzglabāšanu, atbalstot dažādus atjaunojamos resursus, piemēram, vēja un saules enerģiju.

Vējš un saule jau ir vadošais jaunās paaudzes veids, kas tiek pievienots katru gadu, un prognozes paredz zemas oglekļa emisijas tīklus, kur vējš un saule ir dominējošie enerģijas ražošanas veidi. Bet stabiliem tīkliem būs vajadzīgs vairāk nekā vēja un saules enerģija, tiem būs nepieciešama arī kāda firmas ražošanas kombinācija un krātuve, kas līdzsvaros tīklus periodos — no minūtēm līdz nedēļām —, kad šo resursu pieejamība samazinās. Daudzos tīklos hidroenerģija ir viena no tehnoloģijām, kas var nodrošināt stabilu enerģiju. Viens hidroenerģijas veids — sūknēšanas hidroenerģija (PSH) — pašlaik ir dominējošais komunālo pakalpojumu mēroga uzglabāšanas veids tīklos (apmēram 95%). PSH projektā ūdens tiek sūknēts kalnā, kad enerģijas ir daudz, un tas tiek uzglabāts augšējā rezervuārā. Kad ir nepieciešama jauda, ​​ūdens plūst atpakaļ lejup uz zemāko rezervuāru, ģenerējot elektroenerģiju tīklam.

…bet šos pakalpojumus bieži var sniegt, nezaudējot brīvi plūstošās upes. Pētījumi, kas vērsti uz tīkla paplašināšanas iespējām, ir parādījuši, ka valstis bieži vien var apmierināt nākotnes pieprasījumu pēc elektroenerģijas, izmantojot zemas oglekļa emisijas iespējas, kas ļauj izvairīties no jauniem aizsprostiem brīvi plūstošās upēs. lielākas investīcijas vēja un saules enerģijā, lai aizstātu hidroenerģiju ar lielu negatīvu ietekmi vai caur rūpīga jaunas hidroelektrostacijas izvietojuma noteikšana kas izvairās no aizsprostu izveides lielākajās brīvi plūstošās upēs vai aizsargājamās teritorijās. Turklāt divus sūkņu krātuves projekta rezervuārus var būvēt vietās, kas atrodas prom no upēm, un starp tām var pārvietot ūdeni uz priekšu un atpakaļ. Austrālijas Nacionālās universitātes pētnieki veica karti 530,000 XNUMX vietu visā pasaulē ar atbilstošu topogrāfiju, lai atbalstītu ārpus kanāla sūkņu krātuvi, un tikai neliela daļa ir nepieciešama, lai nodrošinātu pietiekamu krātuvi tīkliem, kuros dominē atjaunojamie energoresursi visā pasaulē. Esošie rezervuāri vai citas funkcijas, piemēram, pamestās raktuvju bedres var izmantot arī sūkņu uzglabāšanas projektos.

Ne visi globālie scenāriji, kas atbilst klimata mērķiem, ietver hidroenerģijas dubultošanu. Lai gan vairākas ievērojamas organizācijas (piemēram, IEA un IRENA), kas modelē, kā nākotnes energosistēmas var atbilst klimata mērķiem, ietver globālās hidroenerģijas jaudas dubultošanu, ne visi šādi scenāriji to dara. Piemēram, lai gan IEA un IRENA modeļos līdz 1200. gadam ir iekļauta vismaz 2050 GW jaunas hidroenerģijas jaudas, starpvaldību klimata pārmaiņu padomes (IPCC) izmantotajiem scenārijiem, kas atbilst 1.5.° C mērķi, aptuveni viena ceturtdaļa no tiem ietvēra mazāk nekā 500 GW jaunas hidroenerģijas. Līdzīgi, Viens Zemes klimata modelis, kas atbilst arī 1.5° C mērķis, ietver tikai aptuveni 300 GW jaunas hidroenerģijas līdz 2050. gadam.

Hidroenerģijas ražošana var paplašināties bez jauniem aizsprostiem Energosistēmas var pievienot hidroenerģijas ražošanu nepievienojot jaunus hidroenerģijas aizsprostus divos primārajos veidos: (1) esošo hidroenerģijas projektu modernizēšana ar modernām turbīnām un citām iekārtām; un (2) turbīnu pievienošana aizsprostiem bez enerģijas. A ASV Enerģētikas departamenta pētījums konstatēja, ka ar pareiziem finansiāliem stimuliem šīs divas pieejas varētu pievienot ASV hidroenerģijas flotei par 11 GW hidroenerģijas, kas ir par 14% vairāk nekā šodienas jauda. Ja līdzīgs potenciāls būtu pieejams citās pasaules valstīs, tas atbilstu vairāk nekā pusei no globālās papildu hidroenerģijas jaudas, kas iekļauta Viens Zemes klimata modelis līdz 2050. gadam. Turklāt, pievienojot "peldošās saules" projektus rezervuāros aiz hidroelektrostaciju aizsprostiem, kas aptver tikai 10% no to virsmas, varētu palielināt 4,000 GW jaunas jaudas, kas spēj saražot aptuveni divas reizes vairāk enerģijas nekā mūsdienās tiek saražots no visas hidroenerģijas.

Hidroenerģija ir neaizsargāta pret klimata pārmaiņām, uzsverot daudzveidīgu tīklu vērtību. Man bija pētījuma vadošais autors gadā tika konstatēts, ka līdz 2050. gadam 61 procents no visiem globālajiem hidroenerģijas aizsprostiem atradīsies baseinos ar ļoti augstu vai ārkārtēju sausuma, plūdu vai abu risku. Līdz 2050. gadam 1 no 5 esošajiem hidroelektrostaciju aizsprostiem klimata pārmaiņu dēļ atradīsies augsta plūdu riska zonās, salīdzinot ar 1 no 25 šodien. A mācīties Daba Klimata pārmaiņu prognozēts, ka līdz šī gadsimta vidum līdz trīs ceturtdaļām hidroenerģijas projektu visā pasaulē būs samazināta ražošana klimata izraisītu hidroloģijas pārmaiņu dēļ. Valstis, kas ir ļoti atkarīgas no hidroenerģijas, ir neaizsargātas pret sausumu, un daudzos reģionos šis risks palielināsies. Piemēram, hidroenerģija nodrošina gandrīz visu elektrību Zambijai un 2016. gada sausumam Āfrikas dienvidos. izraisīja Zambijas valsts elektroenerģijas ražošanas samazināšanos par 40%, radot milzīgus ekonomiskos traucējumus un zaudējumus. Šī ievainojamība uzsver dažādo ģenerēšanas avotu vērtību tīklos.

Hidroenerģija ne vienmēr ir strīdīga, var atrast kopīgu valodu. Lai gan dabas aizsardzības organizācijām un hidroenerģijas sektoram bieži ir bijušas strīdīgas attiecības, var atrast kopīgu valodu. Piemēram, Amerikas Savienotajās Valstīs hidroenerģijas nozares pārstāvji, tostarp Nacionālā hidroenerģijas asociācija (NHA), un vairākas dabas aizsardzības organizācijas izveidoja “Neparasts dialogs par hidroenerģiju” (pilna atklāšana: šajā dialogā es pārstāvēju savu organizāciju Pasaules Dabas Fonds-ASV). Neparastā dialoga dalībnieki bija vienisprātis, ka hidroenerģijai ir galvenā loma ilgtspējīgas enerģijas nākotnē un ka upju aizsardzībai un atjaunošanai ASV ir jābūt prioritātei. Neparastā dialoga dalībnieki atbalstīja tiesību aktus, kas atbilst šim kopīgajam redzējumam, un Infrastruktūras likumprojekts, kas tika parakstīts likumā pagājušajā gadā, ietvēra 2.3 miljardus ASV dolāru hidroenerģijas jaudas palielināšanai, nepievienojot jaunus aizsprostus. (izmantojot modernizāciju un darbinot ar elektroenerģiju nesaistītus aizsprostus) un novecojošu aizsprostu likvidēšanai, lai atjaunotu upes un uzlabotu sabiedrisko drošību.