Планирање природног позитивног пута ка одрживој енергетској будућности

Предстојећа Конференција УН о климатским променама (ЦОП27), која ће се одржати у Египту у новембру, фокусира пажњу на путеве који су потребни за постизање глобалних климатских циљева. Брза декарбонизација економија је од кључног значаја за стабилизацију климе, укључујући постизање система нулте нето електричне енергије до 2050. Али пошто се свет такође суочава са кризом природе/биодиверзитета и тежи да постигне низ развојних циљева, ови путеви морају узети у обзир њихов утицај на заједнице и екосистеми; стабилизација климе треба да тежи да буде у складу са одржавањем система за одржавање живота на Земљи.

Неколико пројекција за оно што је потребно за постизање енергетских система у складу са 1.5° Ц климатски циљ карактерише удвостручење глобалних хидроенергетских капацитета, као што су они из Међународна агенција за енергетику (ИЕА) и Међународна агенција за обновљиву енергију (ИРЕНА). Иако је то мање пропорционално повећање од других обновљивих извора као што су ветар и соларна фотонапонска енергија, за које се предвиђа да ће се повећати више од двадесет пута, удвостручење глобалног хидроенергетског капацитета ипак представља драматичну експанзију главне инфраструктуре која ће утицати на светске реке – и разноврсне користи које пружају друштвима и економијама од слатководног рибарства које храни стотине милиона за ублажавање поплава и стабилне делте.

Само једна трећина највећих река на свету и даље слободно тече – а удвостручење глобалних хидроенергетских капацитета би резултирало браном за око половине тих, уз производњу мање од 2% потребне обновљиве производње у 2050.

Скоро сви нови енергетски пројекти, укључујући ветар и соларну енергију, ће изазвати неке негативне утицаје, али губици главног типа екосистема – велике реке које слободно теку – у тој скали имаће велике компромисе за људе и природу на глобалном нивоу. Као такво, проширење хидроенергије заслужује посебно пажљиво планирање и доношење одлука. Овде истражујем нека главна питања релевантна за процену хидроенергије, укључујући питања која се често погрешно схватају.

Често се претпоставља да је мала хидроелектрана одржива или има мали утицај, али то често није случај. Мала хидроелектрана није конзистентно дефинисана (нпр. неке земље класификују 'малу хидроелектрану' као све до 50 МВ), али се често категоришу као пројекти испод 10 МВ. Пошто се често претпоставља да пројекти те величине имају мањи утицај на животну средину, пројекти малих хидроелектрана често добијају подстицаје или субвенције и/или имају користи од ограниченог прегледа животне средине. Међутим, пролиферација малих хидроелектрана може изазвати значајне кумулативне утицаје. Даље, чак и мали пројекат на посебно лошој локацији може изазвати изненађујуће велике негативне утицаје.

Хидроенергија у току реке се такође често представља као да има ограничене негативне утицаје, али неке од брана са највећим утицајем на реке су бране у току реке. Проточне бране не складиште воду на дужи временски период; количина воде која тече у пројекат је иста као и количина која тече из пројекта – барем на дневном нивоу. Међутим, пројекти у току реке могу се складиштити у року од једног дана када раде за „хидропеакинг“, чувајући воду током целог дана и испуштајући је током неколико сати највеће потражње. Овај начин рада може изазвати велике негативне утицаје на низводне речне екосистеме. Будући да бране у току река немају велике акумулације, оне не изазивају неке од великих утицаја на људе и реке повезане са великим акумулационим акумулацијама, укључујући расељавање заједница великих размера и поремећаје у сезонским обрасцима речног тока. Али ове разлике пречесто доводе до свеобухватнијих генерализација да пројекти отицања реке немају утицаја на реке – или чак ни та хидроенергетика у току реке не захтева брану. Док неки пројекти у току реке не укључују брану преко целог канала, многи велики пројекти у току реке захтевају брану која фрагментира речни канал (погледајте слику испод). Ова неприкладна генерализација постаје посебно проблематична када заговорници пројекта укажу на његов статус отицања реке као краткотрајну аргументацију да ће имати минималне утицаје. Ту „исхитрену генерализацију“ користили су заговорници бране Ксаиабоури на реци Меконг, која има велики утицај и на миграцију риба и на хватање седимента потребног низводној делти.

Док се еколошки прегледи хидроенергетских брана често фокусирају на локалне услове, негативни утицаји се могу манифестовати чак и стотинама километара од бране. Када хидроенергетске бране блокирају кретање миграторних риба, оне могу изазвати негативне утицаје на екосистеме у целом речном басену, и узводно и низводно од бране. А пошто су миграторне рибе често међу најважнијим факторима који доприносе слатководном рибарству, то доводи до негативних утицаја на људе, чак и на оне који могу да живе стотинама километара од бране. Хидроенергетске бране су дале примарни допринос до драматичних глобалних губитака миграторних риба, који имају опао за 76% од 1970, са примерима високог профила као што су реке Колумбија и Меконг. Други утицај на велике удаљености је седимент. Река је више од тока воде, она је и ток наноса, као што су муљ и песак. Реке таложе овај седимент када уђу у океан, стварајући делту. Делте могу бити изузетно продуктивне — и за пољопривреду и за рибарство — и више од 500 милиона људи сада живи у делтама широм света, укључујући оне Нила, Ганга, Меконга и Јангцеа. Међутим, када река уђе у резервоар, струја се знатно успорава, а велики део седимента испада и остаје „заробљен“ иза бране. Акумулације сада захватају отприлике једну четвртину глобалног годишњег тока седимента—муљ и песак који би иначе помогли у одржавању делти у условима ерозије и пораста нивоа мора. Неке кључне делте, као што је Нил, сада су изгубиле више од 90% свог седимента и сада тону и смањују се. Дакле, бране хидроелектрана могу имати велики утицај на кључне ресурсе у великим речним сливовима, укључујући глобално важне залихе хране, али, пречесто, еколошки преглед хидроенергетских пројеката фокусира се првенствено на локалне утицаје.

Пролазак рибе око брана ретко је ублажио негативне утицаје брана на миграторне рибе. Пролаз за рибу, као што су рибље мердевине или чак лифтови, уобичајени су захтеви за ублажавање за бране. Пролаз за рибу је првобитно развијен на рекама које су имале моћне врсте риба које пливају и скачу, као што је лосос, али се структуре пролаза сада додају бранама на великим тропским рекама — као што су Меконг или притоке Амазона — иако постоје веома ограничени подаци или примери како функционише пролаз рибе у овим рекама. А 2012. преглед свих рецензираних студија о перформансама пролаза рибе открили да је рибљи пролаз далеко бољи за лососа него за друге врсте риба; у просеку, структуре имају стопу успешности од 62% за пливање лососа узводно. Тај број може изгледати висок, али већина риба мора да плови по више брана заредом; чак и са релативно високом стопом успеха од 62% на свакој брани, мање од четвртине лососа би успешно прешло три бране. За не-лососа, стопа успеха је била 21% – чак и са само две бране, само 4% мигрирајућих риба ће бити успешно (види доле). Даље, већина риба такође захтева низводну миграцију, барем за ларве или младе рибе, а стопа проласка низводно је често чак нижа.

Хидроенергија више није најјефтинија технологија за производњу из обновљивих извора. У протеклим деценијама, цена ветра је опала за око једну трећину, а цена соларне енергије за 90% – и изгледа да ће се ова смањења трошкова наставити. у међувремену, просечна цена хидроенергије је донекле порасла током протекле деценије, тако да је ветар на копну сада постао најнижи просечни трошак међу обновљивим изворима енергије. Иако је његова просечна цена још увек нешто већа од хидроенергије, соларни пројекти сада доследно поставља рекорд за најјефтинији енергетски пројекат.

Хидроенергија има највећу учесталост кашњења и прекорачења трошкова међу великим инфраструктурним пројектима. Студија ЕИ открила је да је 80 посто хидроенергетских пројеката доживјело прекорачење трошкова са просјечним прекорачењем од 60 посто. Обе ове пропорције биле су највеће међу типовима великих инфраструктурних пројеката у њиховој студији, укључујући фосилне и нуклеарне електране, пројекте за воду и пројекте ветра на мору. Студија је такође открила да је 60 процената хидроенергетских пројеката искусило кашњења са просечним кашњењем од скоро три године, што су превазишли само пројекти угља који су имали нешто дужа просечна кашњења.

Хидроенергија може да обезбеди чврсту производњу или складиштење енергије као подршку варијабилним обновљивим изворима као што су ветар и соларна енергија...

Ветар и соларна енергија су већ водећи облик нове генерације која се додаје сваке године, а прогнозе предвиђају нискоугљеничне мреже где су ветар и соларна енергија доминантни облици производње. Али стабилним мрежама ће бити потребно више од ветра и сунца, биће им потребна и нека комбинација чврсте производње и складиште које ће уравнотежити мреже током периода—од минута до недеља—када доступност тих ресурса опадне. У многим мрежама, хидроенергија је међу технологијама које могу обезбедити чврсту енергију. Једна врста хидроенергије — акумулирана хидроелектрана (ПСХ) — тренутно је доминантан облик комуналног складиштења на мрежама (око 95%). У ПСХ пројекту, вода се пумпа узбрдо када има довољно струје и складишти се у горњем резервоару. Када је потребна струја, вода тече назад низбрдо у доњи резервоар, стварајући електричну енергију за мрежу.

…али ове услуге се често могу пружити без даљег губитка река које слободно теку. Истраживање усредсређено на опције за проширење мреже показало је да земље често могу да задовоље будућу потражњу за електричном енергијом са опцијама са ниским садржајем угљеника које избегавају нове бране на рекама које слободно теку, било кроз већа улагања у ветар и соларну енергију као замену за хидроенергију са великим негативним утицајима или кроз пажљиво постављање нове хидроелектране чиме се избегава развој брана на великим рекама слободног протока или у заштићеним подручјима. Даље, два резервоара пројекта пумпног складиштења могу се изградити на локацијама удаљеним од река и кружити воду између њих. Истраживачи са Аустралијског националног универзитета су мапирали 530,000 локација широм света са одговарајућом топографијом која подржава пумпно складиштење ван канала, са само малим делом потребним да би се обезбедило довољно складишта за мреже у којима доминирају обновљиви извори енергије широм света. Постојећи резервоари или друге карактеристике као нпр напуштене рударске јаме такође се може користити у пројектима пумпног складиштења.

Не укључују сви глобални сценарији у складу са климатским циљевима удвостручавање хидроенергије. Иако неколико истакнутих организација (нпр. ИЕА и ИРЕНА) које моделирају како будући енергетски системи могу бити у складу са климатским циљевима укључују удвостручење глобалног хидроенергетског капацитета, сви такви сценарији то не чине. На пример, док модели ИЕА и ИРЕНА укључују најмање 1200 ГВ нових хидроенергетских капацитета до 2050. године, међу сценаријима које користи Међувладин панел за климатске промене (ИПЦЦ) који су у складу са 1.5° Ц циљ, отприлике једна четвртина њих укључивала је мање од 500 ГВ нове хидроелектране. Слично томе, тхе Климатски модел једне Земље, такође у складу са 1.5° Ц циљ, укључује само око 300 ГВ нове хидроенергије до 2050. године.

Производња хидроенергије може се проширити без нових брана Енергетски системи могу додати производњу хидроенергије без додавања нових хидроенергетских брана на два основна начина: (1) накнадно опремање постојећих хидроенергетских пројеката савременим турбинама и другом опремом; и (2) додавање турбина на бране без погона. А студија Министарства енергетике САД открили су да, са одговарајућим финансијским подстицајима, ова два приступа могу додати 11 ГВ хидроенергије америчкој хидроенергетској флоти, што је повећање од 14% у односу на данашњи капацитет. Ако би сличан потенцијал био доступан у другим земљама широм света, то представља више од половине додатних глобалних хидроенергетских капацитета укључених у Климатски модел једне Земље до 2050. Даље, додавањем „плутајућих соларних“ пројеката на резервоаре иза брана хидроелектрана, који покривају само 10% њихове површине, могло би се додати 4,000 ГВ нових капацитета, способан да произведе приближно двоструко више енергије него што се производи из свих хидроелектрана данас.

Хидроенергија је осетљива на климатске промене, наглашавајући вредност разноврсних мрежа. Био сам главни аутор студије који је открио да ће до 2050. 61 проценат свих глобалних хидроелектрана бити у басенима са веома високим или екстремним ризиком од суша, поплава или обоје. До 2050. године, 1 од 5 постојећих хидроелектрана биће у подручјима високог ризика од поплава због климатских промена, у односу на 1 од 25 данас. А Студија у Природа Климатске промене предвиђа да ће до три четвртине хидроенергетских пројеката широм света имати смањену производњу због климатских промена у хидрологији до средине овог века. Земље које су веома зависне од хидроенергије су подложне суши и, у многим регионима, овај ризик ће се повећати. На пример, хидроенергија обезбеђује скоро сву електричну енергију за Замбију и сушу у јужној Африци 2016. изазвало је пад производње електричне енергије у Замбији за 40%, узрокујући огромне економске поремећаје и губитке. Ова рањивост наглашава вредност разноврсних извора производње унутар мрежа.

Хидроенергија није увек спорна, може се наћи заједнички језик. Иако су организације за заштиту природе и хидроенергетски сектор често имали споран однос, може се пронаћи заједнички језик. На пример, у Сједињеним Државама, представници хидроенергетског сектора, укључујући Националну хидроенергетску асоцијацију (НХА) и неколико организација за очување, формирали су „Неуобичајени дијалог за хидроенергију” (потпуно обелодањивање: представљао сам своју организацију, Светски фонд за дивље животиње-САД, у овом дијалогу). Учесници Неуобичајеног дијалога сложили су се да хидроенергија има кључну улогу у одрживој енергетској будућности и да заштита и обнова река у САД треба да буде приоритет. Учесници Неуобичајеног дијалога подржали су законе који су у складу са том заједничком визијом, а закон о инфраструктури, који је потписан прошле године, укључује 2.3 милијарде долара за повећање хидроенергетских капацитета без додавања нових брана (кроз реконструкцију и напајање брана без напајања) и за уклањање застарелих брана ради обнављања река и побољшања јавне безбедности.