Leslie M (2025) Climate Change Hammers Hydropower. Engineering 47, 11-13 – https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.10.003 – open access article pdf – CC BY-NC-ND 4.0

Članek v reviji Engineering v rubriki News & Highlights osvetljuje kritično križišče med globalnim naraščanjem hidroenergije kot nizkoogljičnega vira električne energije in naraščajočimi negativnimi vplivi podnebnih sprememb na njeno zanesljivost in zmogljivost. Čeprav hidroenergija ponuja pomembne koristi pri zmanjševanju izpustov CO₂ in pri povečevanju zanesljivosti omrežja, jo vse bolj ogrožajo podnebni vplivi, kot so suše, spremenjeni padavinski vzorci in katastrofalni geološki dogodki. Dokument preučuje primere teh vplivov, razpravlja o okoljskih in družbenih stroških hidroenergije ter predstavlja možne strategije za ublažitev upada proizvodnje in ohranjanje energetske stabilnosti.

Glavne teme in ključne ideje v članku:

1. Podnebne spremembe ogrožajo zanesljivost hidroenergije:

• Suše in zmanjšan odtok vode, ki jih povzročajo podnebne spremembe, neposredno vplivajo na nivoje akumulacij in posledično na proizvodnjo električne energije. Primer jezera Powell v Arizoni (angl. Powell Lake) in jezu Glen Canyon (angl. Glen Canyon) kaže dramatično zmanjšanje proizvodnje električne energije za več kot 50 % od devetdesetih let prejšnjega stoletja zaradi dolgotrajne suše. Kot navaja avtor članka: “Čeprav države iščejo hidroenergijo za zagotavljanje več nizkoogljične električne energije, vplivi podnebnih sprememb, kot so hujše suše in zmanjšan odtok, spodkopavajo zmožnost hidroelektrarn, da proizvajajo elektriko.“
• “Podnebne spremembe bodo vplivale na vse dele svetovnega sistema oskrbe z električno energijo, vendar bodo najbolj prizadele hidroenergijo,” trdi Ranjit Deshmukh, docent za okoljske študije na Univerzi Kalifornije v Santa Barbari.
• Spremembe v časovnosti in intenzivnosti padavin, kot je opaženo v Kaliforniji, kjer se sneg v Sierri Nevadi tali hitreje, lahko motijo upravljanje z vodo in zmanjšajo proizvodnjo električne energije.
• Na nekaterih območjih, ki naj bi postala bolj mokra, se dodatna voda morda ne bo pretvorila v znatno povečanje proizvodnje električne energije zaradi vzorcev padavinskega odtoka in operativnih omejitev, kot je razvidno iz modeliranja vplivov na jez Treh sotesk na Kitajskem (angl. Three Gorges Dam). Kot poudarjata Brian Tarroja in sodelavci: “Ne gre samo za to, kje dobite več ali manj vode. Gre za čas in intenzivnost.“

2. Podnebne spremembe povečujejo tveganje za fizično infrastrukturo hidroelektrarn:

• Naraščajoče temperature prispevajo k taljenju permafrosta in ledenikov, kar povečuje tveganje za plazove, podore in druge katastrofalne geološke dogodke, ki lahko poškodujejo ali uničijo jezove in z njimi povezane hidroenergetske objekte.
• Primer katastrofe leta 2021 v indijski Himalaji, kjer je zaradi taljenja permafrosta prišlo do velikega zemeljskega plazu, ki je poškodoval dve hidroelektrarni in povzročil izgubo življenj, ponazarja to tveganje. Po besedah Simona Cooka, višjega predavatelja okoljskih znanosti na Univerzi v Dundeeju: “Ko se permafrost in ledeniki talijo, so hidroelektrarne drugod po svetu vse bolj ranljive za podobne nesreče.“

3. Rastoča globalna odvisnost od hidroenergije kljub izzivom:

• Hidroenergija je še vedno ključni sestavni del globalne energetske mešanice, ki predstavlja skoraj 6 % električne energije v ZDA in bistveno višje deleže v drugih državah, kot sta Kitajska (15 %) in Paragvaj (99,7 %).
• Kapaciteta hidroenergije se je v zadnjih letih hitro povečala, zgradili so se novi res veliki jezovi, kot sta jez Baihetan (angl. Baihetan Dam) na Kitajskem in jez Grand Ethiopian Renaissance (angl. Grand Ethiopian Renaissance Dam) v Etiopiji. Mnogi drugi jezovi so še vedno v fazi načrtovanja.

4. Podnebne in sistemske koristi hidroenergije:

• Hidroenergija prispeva k zmanjšanju globalnih izpustov CO₂. Mednarodna agencija za energijo (angl. International Energy Agency – IEA) ocenjuje, da zmanjša svetovno proizvodnjo CO₂ za 9 %.
• Hidroenergija ponuja pomembne prednosti za energetski sistem, zlasti pri prehodu na ogljično nevtralnost; lahko zagotavlja elektriko, ko sončna in vetrna energija nista na voljo, in se lahko hitro prilagodi, da izravna kratkoročna neravnovesja med ponudbo in povpraševanjem. Brian Tarroja z Univerze Kalifornije v Irvineu pojasnjuje, da “hidroenergija igra pomembne vloge za energetski sistem in bodo postali pomembnejši“, saj lahko “poveča zanesljivost omrežja” in “hitro poveča svojo proizvodnjo električne energije.“

5. Okoljski in družbeni stroški hidroenergije:

• Kljub koristim ima hidroenergija pomembne negativne vplive. Jezovi in akumulacije degradirajo rečne in kopenske ekosisteme, škodujejo ribištvu, prisilijo prebivalce k preselitvi in potopijo kulturne znamenitosti.
• Gradnja jezov, zlasti velikih, ki zahtevajo ogromne količine betona, prispeva k izpustom toplogrednih plinov. Proizvodnja cementa in betona predstavlja do 9 % vseh izpustov CO₂.
• Akumulacije oddajajo metan, močan toplogredni plin, ki nastaja pri razgradnji vegetacije. Nekatere študije ocenjujejo, da so akumulacije lahko odgovorne za 1,3 % globalnih izpustov toplogrednih plinov.

6. Strategije za ublažitev vplivov in nadomestitev proizvodnje:

• Povečanje uporabe vetrne in sončne energije: Padec cen vetrne in sončne energije jih je naredil za gospodarsko smiselne nadomestke za nekatere načrtovane jezove in ti viri lahko nadomestijo del izgubljene proizvodnje hidroenergije. Tovrstni obnovljivi viri imajo tudi manjše okoljske in družbene vplive ter jih je možno hitreje zgraditi.
• Rešitve za shranjevanje energije: Baterijsko shranjevanje (angl. Battery energy storage system) in še posebej črpalne hidroelektrarne (angl. pumped hydropower) lahko pomagajo nadomestiti zanesljivost omrežja, ki jo zagotavlja hidroenergija. Črpalna hidroelektrarna, ki shranjuje vodo v višjih akumulacijah in jo sprošča za proizvodnjo električne energije (angl. Pumped-storage hydroelectricity), lahko izravna spremenljivost proizvodnje sončne in vetrne energije. Kitajska znatno vlaga v črpalne hidroelektrarne.
• Večja delitev električne energije: Povezovanje električnih omrežij med regijami in državami lahko omogoči, da območja z boljšimi hidroenergetskimi pogoji (npr. zaradi spremenjenega podnebja) zagotavljajo energijo tistim, ki se soočajo z upadom proizvodnje.
• Strukturne nadgradnje in pametnejša lokacija: Okrepitev obstoječih jezov, da bi prenesli ekstremne vremenske dogodke, in skrbnejši izbor lokacij za nove projekte, pri čemer se upoštevajo tveganja, povezana s podnebnimi spremembami, lahko zmanjšata ranljivost.

7. Trajni pomen hidroenergije kljub izzivom:

• Kljub padajoči proizvodnji na nekaterih območjih: “Hidroenergija je še vedno pomembna, ker je je veliko in je razmeroma poceni,” ugotavlja Brian Tarroja.
• Obstajajo tehnološke rešitve, ki lahko pomagajo zapolniti vrzel, ki jo povzroča zmanjšana proizvodnja hidroenergije, kot poudarja Ranjit Deshmukh: “Imamo tehnologijo, da zapolnimo vrzel.“

Zaključek: Hidroenergija ostaja pomemben in razširjen vir električne energije s podnebnimi in sistemskimi koristmi. Vendar pa podnebne spremembe predstavljajo eksistencialno grožnjo njeni zanesljivosti in lahko neposredno ogrozijo njeno infrastrukturo. Poleg tega ima hidroenergija pomembne okoljske in družbene stroške. Za ohranjanje energetske stabilnosti ob upadanju proizvodnje hidroenergije, ki jo povzročajo podnebne spremembe, so nujni kombinirani pristopi, vključno s povečano uporabo drugih obnovljivih virov, naprednimi rešitvami za shranjevanje energije, boljšo povezljivostjo omrežij in odpornejšim načrtovanjem in upravljanjem projektov.

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095809924006258