Тұрақты энергетикалық болашаққа табиғаттың оң жолын құру

Қараша айында Египетте өтетін БҰҰ-ның Климаттың өзгеруі жөніндегі конференциясы (COP27) жаһандық климаттық мақсаттарға жету үшін қажетті жолдарға назар аударады. Экономикалардың тез көміртегінсізденуі климатты тұрақтандыру үшін, соның ішінде 2050 жылға қарай таза нөлдік қуат жүйелеріне қол жеткізу үшін орталық болып табылады. Бірақ әлем де табиғат/биоәртүрлілік дағдарысымен бетпе-бет келіп, даму мақсаттарының жиынтығына қол жеткізуге ұмтылғандықтан, бұл жолдар олардың әсеріне әсер етуі керек. қауымдастықтар және экожүйелер; климатты тұрақтандыру Жердегі тіршілікті қамтамасыз ету жүйелерін қолдауға сәйкес болуға ұмтылуы керек.

1.5-пен сәйкес келетін қуат жүйелеріне қол жеткізу үшін қажет нәрсенің бірнеше болжамдары° C климаттық мақсат жаһандық гидроэнергетикалық қуаттылықты екі есе ұлғайтумен сипатталады, мысалы, XNUMX жылы Халықаралық энергетикалық агенттік (IEA) және Халықаралық жаңартылатын энергия агенттігі (IRENA). Бұл жиырма еседен астам артады деп болжанған жел және күн PV сияқты басқа жаңартылатын қуат көздеріне қарағанда пропорционалды өсім аз болса да, жаһандық гидроэнергетика қуатының екі есе ұлғаюы әлемдік өзендерге және әртүрлі өзендерге әсер ететін негізгі инфрақұрылымның күрт кеңеюін білдіреді. олар су тасқынының салдарын жоюға және тұрақты атырауларға дейін жүздеген миллиондарды тамақтандыратын тұщы су балық шаруашылығынан қоғамдар мен экономикаларға беретін артықшылықтар.

Дүние жүзіндегі ең ірі өзендердің үштен бірі ғана еркін ағынды күйінде қалды – және жаһандық гидроэнергетикалық қуаттарды екі есе ұлғайту олардың жартысына жуығын бөгеп тастайды, ал одан аз өндіреді. 2 жылы қажетті жаңартылатын генерацияның 2050%.

Жел мен күнді қоса алғанда, барлық дерлік жаңа энергетикалық жобалар кейбір жағымсыз әсерлерді тудырады, бірақ негізгі экожүйе түрінің жоғалуы - үлкен, еркін ағып жатқан өзендер - бұл ауқымда адамдар мен табиғат үшін үлкен ымыраға ие болады жаһандық деңгейде. Осылайша, гидроэнергетиканы кеңейту әсіресе мұқият жоспарлауды және шешім қабылдауды қажет етеді. Мұнда мен гидроэнергетиканы бағалауға қатысты кейбір негізгі мәселелерді, соның ішінде жиі түсінбейтін мәселелерді қарастырамын.

Шағын гидроэнергетика көбінесе тұрақты немесе төмен әсер етеді деп есептеледі, бірақ көбінесе олай бола бермейді. Шағын гидроэнергетика дәйекті түрде анықталмаған (мысалы, кейбір елдер «шағын гидроэнергетиканы» 50 МВт-қа дейінгі кез келген нәрсе ретінде жіктейді), бірақ көбінесе 10 МВт-тан төмен жобалар ретінде жіктеледі. Мұндай көлемдегі жобалар көбінесе қоршаған ортаға шамалы әсер етеді деп есептелетіндіктен, шағын гидроэнергетика жобалары көбінесе ынталандырулар немесе субсидиялар алады және/немесе шектеулі экологиялық сараптамадан пайда алады. Дегенмен, шағын гидроэнергетикалық бөгеттердің көбеюі айтарлықтай жинақталған әсерлерді тудыруы мүмкін. Сонымен қатар, тіпті нашар жерде орналасқан шағын жобаның өзі таңқаларлық үлкен теріс әсерлерді тудыруы мүмкін.

Өзеннен ағып жатқан гидроэнергетика да жиі шектеулі жағымсыз әсерлер ретінде ұсынылады, бірақ өзендерге ең көп әсер ететін бөгеттердің кейбірі өзен ағынындағы бөгеттер болып табылады. Ағынды бөгеттер суды ұзақ уақыт бойы сақтамайды; жобаға ағып жатқан судың мөлшері жобадан шығатын су мөлшерімен бірдей – кем дегенде күнделікті негізде. Дегенмен, өзен ағыны жобалары «гидротаза» үшін жұмыс істегенде, күні бойы суды сақтай отырып және оны бірнеше сағаттық сұраныс кезінде босатқанда сақтай алады. Бұл жұмыс режимі өзеннің төменгі ағысының экожүйесіне үлкен теріс әсер етуі мүмкін. Өзен бөгеттерінің үлкен қоймалық су қоймалары болмағандықтан, олар үлкен су қоймаларымен байланысты адамдар мен өзендер үшін кейбір негізгі әсерлерді, соның ішінде қауымдастықтың ауқымды ығысуын және өзен ағынының маусымдық үлгілерінің бұзылуын тудырмайды. Бірақ бұл айырмашылықтар тым жиі өзен ағыны жобалары өзендерге әсер етпейтін жалпылама тұжырымдарға әкеледі - немесе тіптен бұл өзеннің ағыны суы үшін бөгет қажет емес. Кейбір өзен ағысы жобалары бүкіл арна бойынша бөгетті қамтымағанымен, көптеген ірі өзен жобалары өзен арнасын бөлшектейтін бөгетті қажет етеді (төмендегі суретті қараңыз). Бұл орынсыз жалпылау жобаны жақтаушылар оның ең аз әсер ететінін дәлелдейтін оның өзеннің ағысы мәртебесін көрсеткенде, әсіресе проблемалы болады. Бұл «асығыс жалпылауды» Меконг өзеніндегі Хайабури бөгетінің жақтаушылары қолданды, бұл балық миграциясына да, төменгі ағыс атырауына қажетті шөгінділерді ұстауға да үлкен әсер етеді.

Гидроэнергетикалық бөгеттердің экологиялық сараптамасы көбінесе жергілікті жағдайларға бағытталғанымен, теріс әсерлер бөгеттен жүздеген шақырым жерде де көрінуі мүмкін. Гидроэнергетикалық бөгеттер қоныс аударатын балықтардың қозғалысын бөгеп тастаса, олар бөгеттің жоғары және төменгі ағысында бүкіл өзен бассейні бойынша экожүйеге теріс әсер етуі мүмкін. Көші-қон балықтары көбінесе тұщы судағы балық шаруашылығына ең маңызды үлес қосушылардың бірі болғандықтан, бұл адамдарға, тіпті бөгеттен жүздеген шақырым жерде тұруы мүмкін адамдарға теріс әсер етеді. Гидроэнергетика бөгеттері басты үлес болды қоныс аударатын балықтардың айтарлықтай жаһандық шығыны 76 жылдан бастап 1970%-ға төмендеді, Колумбия және Меконг өзендері сияқты жоғары профильді мысалдармен. Екінші алыс қашықтықтағы әсер – шөгінді. Өзен – су ағынынан артық, ол да тұнба, құм сияқты тұнбалардың ағысы. Өзендер бұл шөгіндіні мұхитқа кірген кезде шөгіп, атырау жасайды. Дельталар ауылшаруашылығы үшін де, балық шаруашылығы үшін де өте өнімді болуы мүмкін және қазір әлем бойынша 500 миллионнан астам адам, соның ішінде Ніл, Ганг, Меконг және Янцзы атырауларында тұрады. Алайда, өзен су қоймасына түскенде, ағыс айтарлықтай баяулайды және шөгінділердің көп бөлігі ағып, бөгеттің артында «қалыпталады». Қазір су қоймалары шөгінділердің дүниежүзілік жылдық ағынының шамамен төрттен бірін алады —эрозия мен теңіз деңгейінің көтерілуі жағдайында атырауларды сақтауға көмектесетін тұнба мен құм. Кейбір негізгі атыраулар, мысалы, Ніл, қазір шөгінді қорының 90% -дан астамын жоғалтты және қазір батып, кішірейіп жатыр. Осылайша, гидроэнергетикалық бөгеттер ірі өзен бассейндеріндегі негізгі ресурстарға, соның ішінде үлкен әсер етуі мүмкін жаһандық маңызы бар азық-түлік қорлары, бірақ көбінесе гидроэнергетикалық жобалардың экологиялық сараптамасы ең алдымен жергілікті әсерлерге назар аударады.

Бөгеттердің айналасындағы балықтардың өтуі бөгеттердің қоныс аударатын балықтарға тигізетін кері әсерін сирек азайтты. Балық баспалдақтары немесе тіпті элеваторлар сияқты балық өтуі бөгеттер үшін жалпы жұмсарту талабы болып табылады. Балық өтуі бастапқыда лосось сияқты күшті жүзетін және секіретін балық түрлері бар өзендерде дамыды, бірақ қазір өте шектеулі деректер бар болса да, Меконг немесе Амазонка салалары сияқты ірі тропикалық өзендердегі бөгеттерге өту құрылымдары қосылып жатыр. немесе осы өзендерде балық өту жолдарының мысалдары. А 2012 ж. балық өтуі бойынша барлық рецензияланған зерттеулерге шолу балық өтуі лосось үшін балықтың басқа түрлеріне қарағанда әлдеқайда жақсы жұмыс істейтінін анықтады; орта есеппен құрылымдар лосось балықтарын ағысқа қарай жүзу үшін 62% табыстылық көрсеткішіне ие. Бұл сан жоғары болып көрінуі мүмкін, бірақ көптеген балықтар қатарынан бірнеше бөгеттерді шарлауы керек; тіпті әрбір бөгеттегі 62% салыстырмалы жоғары табыстылық көрсеткішімен, албырт балықтың төрттен бір бөлігінен азы үш бөгетті сәтті өтеді. Лосось еместер үшін табыстылық көрсеткіші 21% құрады – тіпті екі бөгет болса да, қоныс аударатын балықтардың тек 4% ғана табысты болады (төменде қараңыз). Сонымен қатар, балықтардың көпшілігі, ең болмағанда, дернәсіл немесе жас балықтар үшін төменгі ағынға көшуді қажет етеді, ал төменгі ағынмен өту жылдамдығы көбінесе одан да төмен.

Гидроэнергетика енді жаңартылатын энергияны өндірудің ең арзан технологиясы емес. Соңғы онжылдықтарда желдің құны шамамен үштен біріне, ал күн энергиясының құны 90%-ға төмендеді – бұл құнның төмендеуі жалғаса беретін сияқты. Осы арада, су энергиясының орташа құны соңғы онжылдықта біршама өсті, осылайша құрлықтағы жел жаңартылатын көздер арасындағы ең төменгі орташа шығындарға айналды.. Оның орташа құны гидроэнергетикадан сәл жоғары болса да, қазір күн жобалары ең арзан энергия жобасы бойынша рекорд орнатты.

Гидроэнергетикада ірі инфрақұрылымдық жобалар арасында кідірістер мен шығындардың ең жоғары жиілігі бар. EY зерттеуі гидроэнергетикалық жобалардың 80 пайызы орташа есеппен 60 пайызға артық шығынға ұшырағанын көрсетті. Бұл пропорциялардың екеуі де зерттеу барысында ірі инфрақұрылымдық жобалардың, соның ішінде қазба және атом электр станцияларының, су жобаларының және теңіздегі жел жобаларының түрлерінің ішінде ең жоғары болды. Зерттеу сонымен қатар гидроэнергетикалық жобалардың 60 пайызы орташа кідіріспен шамамен үш жылға кешіктірілгенін, ал орташа кідірістері сәл ұзағырақ көмір жобаларынан ғана асып түсетінін көрсетті.

Гидроэнергетика жел және күн сияқты өзгермелі жаңартылатын көздерді қолдау үшін қатты энергия өндіруді немесе сақтауды қамтамасыз ете алады….

Жел мен күн қазірдің өзінде жыл сайын қосылатын жаңа ұрпақтың жетекші түрі болып табылады және болжамдар жел мен күн генерацияның басым формалары болып табылатын төмен көміртекті желілерді болжайды. Бірақ Тұрақты торлар жел мен күннен гөрі көбірек қажет болады, сонымен қатар олар қатты генерацияның кейбір комбинациясын қажет етеді және осы ресурстардың қолжетімділігі төмендеген кезде, минуттардан аптаға дейінгі кезеңдерде торларды теңестіретін сақтау. Көптеген желілерде гидроэнергетика қатты энергиямен қамтамасыз ете алатын технологиялардың бірі болып табылады. Гидроэнергетиканың бір түрі — сорғылы жинақтаушы гидроэнергетика (PSH) — қазіргі уақытта электр желілерінде (шамамен 95%) коммуналдық көлемде сақтаудың басым түрі болып табылады. PSH жобасында су қуат көп болған кезде жоғары қарай айдалады және жоғарғы резервуарда сақталады. Қуат қажет болған кезде су төменгі резервуарға төмен қарай ағып, желіге электр қуатын береді.

…бірақ бұл қызметтерді жиі ағынды өзендерді одан әрі жоғалтпай беруге болады. Желіні кеңейту нұсқаларына бағытталған зерттеулер көрсеткендей, елдер электр энергиясына деген болашақ сұранысты жиі төмен көміртекті опциялармен қанағаттандыра алады, бұл еркін ағынды өзендерде жаңа бөгеттерді болдырмайды. су энергиясын алмастыру үшін жел мен күнге көбірек инвестиция салу үлкен теріс әсерлері бар немесе арқылы жаңа гидроэнергетиканы мұқият орналастыру бұл ағынды ірі өзендерде немесе қорғалатын аумақтарда бөгеттердің құрылысын болдырмайды. Әрі қарай, сорғылық қойма жобасының екі резервуары өзендерден алыс жерлерде салынып, суды олардың арасында алға-артқа айналдыруға болады. Австралия ұлттық университетінің ғалымдары картаға түсірді Дүние жүзінде 530,000 XNUMX орын арнадан тыс айдалатын қойманы қолдау үшін сәйкес топографиямен, бүкіл әлем бойынша жаңартылатын энергия басым желілерді жеткілікті сақтауды қамтамасыз ету үшін аз ғана бөлігі қажет. Қолданыстағы су қоймалары немесе басқа мүмкіндіктер, мысалы тасталған тау-кен қазбалары айдалатын қойма жобаларында да қолдануға болады.

Климаттық мақсаттарға сәйкес келетін барлық жаһандық сценарийлер гидроэнергетиканы екі есе арттыруды қамтымайды. Болашақ энергия жүйелерінің климаттық мақсаттарға қалай сәйкес келетінін модельдейтін бірнеше көрнекті ұйымдар (мысалы, IEA және IRENA) жаһандық гидроэнергетика қуатын екі есе арттыруды қамтиды, бірақ мұндай сценарийлердің барлығы бірдей емес. Мысалы, IEA және IRENA үлгілері 1200 жылға қарай кемінде 2050 ГВт жаңа су қуатын қамтитын болса, Климаттың өзгеруі жөніндегі үкіметаралық панель (IPCC) қолданатын сценарийлер арасында 1.5 стандартына сәйкес келеді.° C нысаналы, олардың шамамен төрттен бір бөлігі 500 ГВт-тан аз жаңа гидроэнергетиканы қамтыды. Сол сияқты, Бір жер климатының үлгісі, сонымен қатар 1.5-ке сәйкес келеді° C мақсаты 300 жылға қарай шамамен 2050 ГВт жаңа гидроэнергетиканы қамтиды.

Гидроэнергияны өндіру жаңа бөгеттерсіз кеңейе алады Энергия жүйелері гидроэнергия өндіруді қоса алады екі негізгі жолмен жаңа гидроэнергетикалық бөгеттерді қоспай: (1) қолданыстағы гидроэнергетикалық жобаларды заманауи турбиналармен және басқа жабдықтармен қайта жабдықтау; және (2) электр қуаты жоқ бөгеттерге турбиналарды қосу. А АҚШ Энергетика министрлігінің зерттеуі дұрыс қаржылық ынталандыру жағдайында бұл екі тәсіл АҚШ-тың гидроэнергетикалық флотына 11 ГВт су қуатын қосуға болатынын анықтады, бұл бүгінгі қуаттан 14%-ға артады. Егер осыған ұқсас әлеует дүние жүзіндегі басқа елдерде де болса, бұл қосымша әлемдік гидроэнергетикалық қуаттардың жартысынан көбін құрайды. Бір жер климатының үлгісі 2050 жылға қарай. Әрі қарай гидроэнергетикалық бөгеттердің артындағы су қоймаларына олардың бетінің 10%-ын ғана қамтитын «қалқымалы күн» жобаларын қосу 4,000 ГВт жаңа қуат, бүгінгі күні барлық гидроэнергетикадан өндірілетіннен шамамен екі есе көп қуат өндіруге қабілетті.

Гидроэнергетика әртараптандырылған желілердің құндылығына баса назар аудара отырып, климаттың өзгеруіне осал. Мен болдым зерттеудің жетекші авторы бұл 2050 жылға қарай барлық жаһандық гидроэнергетикалық бөгеттердің 61 пайызы құрғақшылық, су тасқыны немесе екеуінің де қаупі өте жоғары немесе төтенше бассейндерде болатынын анықтады. 2050 жылға қарай қазіргі 1-тен 5-ден 1-ден 25 жылға қарай қазіргі су электр тоғандарының XNUMX-і климаттың өзгеруіне байланысты су басу қаупі жоғары аймақтарда болады. А оқу Табиғат климатының өзгеруі Әлемдегі гидроэнергетикалық жобалардың төрттен үш бөлігінде осы ғасырдың ортасына қарай гидрологиядағы климаттық өзгерістерге байланысты өндіріс қысқарады деп болжаған. Гидроэнергетикаға өте тәуелді елдер құрғақшылыққа осал және көптеген аймақтарда бұл қауіп артады. Мысалы, гидроэнергетика Замбияны және 2016 жылы Африканың оңтүстігіндегі құрғақшылықты барлық дерлік электр қуатымен қамтамасыз етеді. Замбияның ұлттық электр қуатын өндіру 40-қа төмендеуіне әкелді%-ды құрап, орасан зор экономикалық бұзылулар мен шығындарды тудырады. Бұл осалдық желілердегі әртараптандырылған генерация көздерінің құндылығын көрсетеді.

Гидроэнергетика әрқашан даулы бола бермейді, ортақ тіл табуға болады. Табиғатты қорғау ұйымдары мен гидроэнергетика секторы арасында даулы қатынастар жиі болғанымен, ортақ негізді табуға болады. Мысалы, АҚШ-та су энергетикасы секторының өкілдері, соның ішінде Ұлттық гидроэнергетика қауымдастығы (NHA) және бірнеше табиғатты қорғау ұйымдары «Гидроэнергетика үшін жиі кездесетін диалог” (толық ашып көрсету: мен осы диалогта өз ұйымымды, Дүниежүзілік жабайы табиғат қоры-АҚШты ұсындым). Бірыңғай емес диалогқа қатысушылар тұрақты энергетикалық болашақта гидроэнергетиканың шешуші рөлі бар және АҚШ-тағы өзендерді қорғау және қалпына келтіру басымдық болуы керек деп келісті. Бірыңғай диалогқа қатысушылар осы ортақ көзқарасқа сәйкес заңнаманы қолдады және өткен жылы қол қойылған Инфрақұрылым туралы заң жобасында жаңа бөгеттерді қоспай-ақ гидроэнергетика қуатын арттыру үшін 2.3 миллиард АҚШ долларын құрады. (қайта жаңарту және электрмен қамтамасыз етілмейтін бөгеттерді қуаттандыру арқылы) және өзендерді қалпына келтіру және қоғамдық қауіпсіздікті жақсарту үшін ескірген бөгеттерді жою үшін.