Sürdürülebilir Enerji Geleceğine Doğanın Olumlu Yolunu Çizmek

Kasım ayında Mısır'da yapılacak olan yaklaşan BM İklim Değişikliği Konferansı (COP27), küresel iklim hedeflerine ulaşmak için gereken yollara odaklanıyor. 2050 yılına kadar net sıfır güç sistemlerine ulaşmak da dahil olmak üzere, ekonomilerin hızlı bir şekilde karbondan arındırılması, iklimin istikrara kavuşturulması için merkezi öneme sahiptir. Ancak dünya aynı zamanda bir doğa/biyoçeşitlilik kriziyle karşı karşıya kalırken ve bir dizi kalkınma hedefine ulaşmaya çalışırken, bu yollar, iklim üzerindeki etkilerini hesaba katmalıdır. topluluklar ve ekosistemler; iklimi stabilize etmek, Dünya'nın yaşam destek sistemlerini sürdürmekle tutarlı olmaya çalışmalıdır.

1.5 ile tutarlı güç sistemleri elde etmek için ihtiyaç duyulan projeksiyonların birkaçı° C iklim hedefi, küresel hidroelektrik kapasitesinin iki katına çıkarılmasını içeriyor. Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) ve Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı (İREN). Bu, yirmi kattan fazla artması öngörülen rüzgar ve güneş PV gibi diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre daha küçük bir orantılı artış olsa da, küresel hidroelektrik kapasitesinin iki katına çıkması, dünyanın nehirlerini ve çeşitliliğini etkileyecek büyük altyapının çarpıcı bir şekilde genişlemesini temsil ediyor. yüz milyonları besleyen tatlı su balıkçılığından taşkın azaltma ve istikrarlı deltalara kadar toplumlara ve ekonomilere sağladıkları faydalar.

Dünyanın en büyük nehirlerinin sadece üçte biri serbest akar - ve küresel hidroelektrik kapasitesinin iki katına çıkarılması, bunların yaklaşık yarısının barajla kapatılmasına neden olurken, bundan daha azını üretir. 2'de ihtiyaç duyulan yenilenebilir enerji üretiminin %2050'si.

Rüzgar ve güneş dahil olmak üzere neredeyse tüm yeni enerji projeleri bazı olumsuz etkilere neden olacaktır, ancak bu ölçekte büyük bir ekosistem türünün (büyük, serbest akan nehirler) kayıpları insanlar ve doğa için büyük ödünleşimlere sahip olacak küresel düzeyde. Bu nedenle, hidroelektrik genişlemesi özellikle dikkatli planlama ve karar vermeyi hak ediyor. Burada, sıklıkla yanlış anlaşılan konular da dahil olmak üzere, hidroelektrik değerlendirmesiyle ilgili bazı önemli konuları inceliyorum.

Küçük hidroelektrik enerjinin genellikle sürdürülebilir veya düşük etkili olduğu varsayılır, ama çoğu zaman durum böyle değil. Küçük hidroelektrik sürekli olarak tanımlanmaz (örneğin, bazı ülkeler 'küçük hidroelektrik'i 50 MW'a kadar olan herhangi bir şey olarak sınıflandırır) ancak genellikle 10 MW'ın altındaki projeler olarak sınıflandırılır. Bu büyüklükteki projelerin genellikle çevre üzerinde küçük etkileri olduğu varsayıldığından, küçük hidroelektrik projeleri genellikle teşvik veya sübvansiyon alır ve/veya sınırlı çevresel incelemeden yararlanır. Bununla birlikte, küçük hidroelektrik barajlarının çoğalması, önemli kümülatif etkilere neden olabilir. Ayrıca, özellikle kötü bir konumda bulunan küçük bir proje bile şaşırtıcı derecede büyük olumsuz etkilere neden olabilir.

Nehir tipi hidroelektrik de genellikle sınırlı olumsuz etkilere sahip olarak sunulur. ancak nehirler üzerinde en yüksek etkiye sahip barajlardan bazıları nehir tipi barajlardır.. Nehir tipi barajlar suyu uzun süre depolamaz; projeye akan su miktarı projeden akan su miktarı ile aynıdır – en azından günlük olarak. Bununla birlikte, nehir akışı projeleri, “hidropeaking” için çalıştıkları bir gün içinde depolayabilirler, gün boyunca su depolarlar ve talebin en yoğun olduğu birkaç saat boyunca serbest bırakırlar. Bu çalışma şekli, akış aşağı nehir ekosistemleri üzerinde büyük olumsuz etkilere neden olabilir. Nehir tipi barajların büyük depolama rezervuarları olmadığı için, toplulukların büyük ölçekli yer değiştirmeleri ve nehir akışının mevsimsel modellerinde bozulmalar dahil olmak üzere, büyük depolama rezervuarlarıyla ilişkili insanlar ve nehirler üzerinde bazı önemli etkilere neden olmazlar. Ancak bu farklılıklar çoğu zaman nehir akışı projelerinin nehirler üzerinde etkisi olmadığı yönünde daha kapsamlı genellemelere yol açar – veya bu nehir tipi hidroelektrik bile bir baraj gerektirmez. Bazı nehir tipi projeler, tüm kanal boyunca bir baraj içermese de, birçok büyük nehir tipi proje, bir nehir kanalını parçalayan bir baraj gerektirir (aşağıdaki fotoğrafa bakın). Bu uygunsuz genelleme, bir projenin savunucuları, en az etkiye sahip olacağını iddia etmek için kısa yol olarak nehrin akışı durumuna işaret ettiğinde özellikle sorunlu hale gelir. Bu "aceleci genelleme", hem balık göçü hem de mansap deltasının ihtiyaç duyduğu tortunun tutulması üzerinde büyük etkileri olan Mekong Nehri üzerindeki Xayaboury Barajı'nın savunucuları tarafından kullanıldı.

Hidroelektrik barajlarının çevresel incelemeleri genellikle yerel koşullara odaklanırken, olumsuz etkiler aslında bir barajdan yüzlerce kilometre uzakta bile ortaya çıkabilir. Hidroelektrik barajları göçmen balıkların hareketini engellediğinde, barajın hem yukarısında hem de aşağısında tüm nehir havzasında ekosistemler üzerinde olumsuz etkilere neden olabilirler. Göçmen balıklar genellikle tatlı su balıkçılığına en önemli katkıda bulunanlar arasında yer aldığından, bu, baraj sahasından yüzlerce kilometre uzakta yaşayanlar da dahil olmak üzere insanlar üzerinde olumsuz etkilere dönüşüyor. Hidroelektrik barajları birincil katkı sağladı olan göçmen balıkların dramatik küresel kayıplarına 76'ten bu yana 1970% oranında düşme, Columbia ve Mekong nehirleri gibi yüksek profilli örneklerle. İkinci bir uzun mesafe etkisi tortudur. Nehir bir su akışından daha fazlasıdır, aynı zamanda silt ve kum gibi bir tortu akışıdır. Nehirler okyanusa girdiklerinde bu tortuyu biriktirerek bir delta oluşturur. Deltalar hem tarım hem de balıkçılık için son derece üretken olabilir ve şu anda Nil, Ganj, Mekong ve Yangtze deltaları da dahil olmak üzere dünya çapında 500 milyondan fazla insan deltalarda yaşıyor. Bununla birlikte, bir nehir bir rezervuara girdiğinde, akıntı önemli ölçüde yavaşlar ve tortunun çoğu düşer ve barajın arkasında "sıkışır". Rezervuarlar artık küresel yıllık tortu akışının yaklaşık dörtte birini yakalıyor—Aksi takdirde erozyon ve deniz seviyesinin yükselmesi karşısında deltaların korunmasına yardımcı olacak silt ve kum. Nil gibi bazı önemli deltalar artık tortu arzlarının %90'ından fazlasını kaybetti ve şimdi batıyor ve küçülüyor. Bu nedenle, hidroelektrik barajları, aşağıdakiler dahil olmak üzere büyük nehir havzalarındaki kilit kaynaklar üzerinde büyük etkilere sahip olabilir. dünya çapında önemli gıda kaynakları, ancak çoğu zaman hidroelektrik projelerinin çevresel incelemesi öncelikle yerel etkilere odaklanır.

Barajların etrafındaki balık geçişleri, barajların göçmen balıklar üzerindeki olumsuz etkilerini nadiren azaltmıştır. Balık merdivenleri ve hatta asansörler gibi balık geçidi barajlar için yaygın bir azaltma gereksinimidir. Balık geçidi aslen somon gibi güçlü yüzen ve sıçrayan balık türlerine sahip nehirler üzerinde geliştirildi, ancak çok sınırlı veri olmasına rağmen şimdi büyük tropik nehirlerdeki barajlara geçiş yapıları ekleniyor - örneğin Mekong veya Amazon'un kolları gibi - veya bu nehirlerde balık geçidinin nasıl çalıştığına dair örnekler. A Balık geçidi performansına ilişkin tüm hakemli çalışmaların 2012 incelemesi balık geçidinin somon için diğer balık türlerinden çok daha iyi çalıştığını buldu; ortalama olarak, yapılar akıntıya karşı yüzen somonlar için %62 başarı oranına sahiptir. Bu sayı yüksek görünebilir, ancak çoğu balık arka arkaya birden fazla barajda gezinmek zorundadır; Her bir barajdaki %62'lik nispeten yüksek başarı oranıyla bile, somonun dörtte birinden daha azı üç barajı başarıyla geçebilir. Somon olmayanlar için başarı oranı %21 idi - sadece iki barajla bile, göç eden balıkların sadece %4'ü başarılı olacaktır (aşağıya bakınız). Ayrıca, çoğu balık, en azından larva veya yavru balıklar için mansap göçü gerektirir ve mansap geçiş oranı genellikle daha da düşüktür.

Hidroelektrik artık en düşük maliyetli yenilenebilir üretim teknolojisi değildir. Geçtiğimiz on yıllarda, rüzgarın maliyeti yaklaşık üçte bir oranında düştü ve güneş enerjisinin maliyeti %90 oranında düştü – ve maliyetteki bu düşüşlerin devam etmesi muhtemel görünüyor. Bu sırada, ortalama hidroelektrik maliyeti son on yılda bir miktar arttı, öyle ki kara rüzgarı artık yenilenebilir enerji kaynakları arasında en düşük ortalama maliyet haline geldi. Ortalama maliyeti hala hidroelektrikten biraz daha yüksek olsa da, güneş enerjisi projeleri artık sürekli olarak en düşük maliyetli enerji projesi rekorunu kırdı.

Hidroelektrik, büyük altyapı projeleri arasında en yüksek gecikme ve maliyet aşım sıklığına sahiptir. EY tarafından yapılan bir araştırma, hidroelektrik projelerinin yüzde 80'inin ortalama yüzde 60'lık bir artışla maliyet aşımları yaşadığını buldu. Bu oranların her ikisi de, araştırmalarındaki fosil ve nükleer santraller, su projeleri ve açık deniz rüzgar projeleri dahil olmak üzere büyük altyapı projeleri türleri arasında en yüksek olanıydı. Çalışma ayrıca, hidroelektrik projelerinin yüzde 60'ının ortalama yaklaşık üç yıllık bir gecikmeyle karşılaştığını, bu gecikmelerin yalnızca biraz daha uzun ortalama gecikmeleri olan kömür projeleriyle aşıldığını buldu.

Hidroelektrik, rüzgar ve güneş gibi değişken yenilenebilir kaynakları desteklemek için sağlam enerji üretimi veya depolaması sağlayabilir….

Rüzgar ve güneş, her yıl eklenen yeni neslin önde gelen biçimidir ve tahminler, rüzgar ve güneş enerjisinin baskın üretim biçimleri olduğu düşük karbonlu şebekeleri öngörür. Fakat kararlı şebekeler, rüzgar ve güneşten daha fazlasına ihtiyaç duyacak, aynı zamanda firma üretiminin bir kombinasyonuna da ihtiyaç duyacaklar. ve bu kaynakların kullanılabilirliğinin azaldığı dönemlerde (dakikalardan haftalara kadar) ızgaraları dengeleyecek depolama. Birçok şebekede hidroelektrik, sağlam enerji sağlayabilen teknolojiler arasındadır. Bir tür hidroelektrik—pompalı depolama hidroelektrik (PSH)—şu anda şebekelerde (yaklaşık %95) kamu hizmeti ölçeğinde depolamanın baskın biçimidir. Bir PSH projesinde, güç bol olduğunda ve bir üst rezervuarda depolandığında su yokuş yukarı pompalanır. Güç gerektiğinde, su alt rezervuara doğru yokuş aşağı akar ve şebeke için elektrik üretir.

…fakat bu hizmetler genellikle serbest akan nehirlerde daha fazla kayıp olmadan sağlanabilir. Şebeke genişletme seçeneklerine odaklanan araştırmalar, ülkelerin serbest akan nehirler üzerinde yeni barajlardan kaçınan düşük karbonlu seçeneklerle gelecekteki elektrik talebini karşılayabileceklerini göstermiştir. hidroelektrik yerine rüzgar ve güneş enerjisine daha fazla yatırım büyük olumsuz etkileri olan veya yeni hidroelektriğin dikkatli bir şekilde yerleştirilmesi büyük serbest akan nehirlerde veya korunan alanlarda baraj gelişimini önleyen. Ayrıca, bir pompalı depolama projesinin iki rezervuarı nehirlerden uzak yerlerde inşa edilebilir ve suyu aralarında ileri geri döndürebilir. Avustralya Ulusal Üniversitesi'nden araştırmacılar haritalandı Dünyadaki 530,000 lokasyonları kanal dışı pompalanan depolamayı desteklemek için uygun topografya ile, dünya çapında yenilenebilir ağırlıklı şebekeler için yeterli depolama sağlamak için sadece küçük bir kısım gerekli. Mevcut rezervuarlar veya diğer özellikler terk edilmiş maden ocakları pompalı depolama projelerinde de kullanılabilir.

İklim hedefleriyle tutarlı tüm küresel senaryolar, hidroelektriğin iki katına çıkarılmasını içermez. Gelecekteki enerji sistemlerinin iklim hedefleriyle nasıl tutarlı olabileceğini modelleyen birkaç önde gelen kuruluş (örneğin, IEA ve IRENA), küresel hidroelektrik kapasitesinin iki katına çıkarılmasını içerse de, bu tür senaryoların tümü bunu yapmaz. Örneğin, IEA ve IRENA modelleri 1200 yılına kadar en az 2050 GW yeni hidroelektrik kapasitesi içerirken, Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından kullanılan senaryolar arasında 1.5 ile tutarlıdır.° C hedefi, bunların yaklaşık dörtte biri 500 GW'dan daha az yeni hidroelektrik içeriyordu. Benzer şekilde, Bir Dünya İklim Modeli, aynı zamanda 1.5 ile tutarlı° C hedefi, 300 yılına kadar yalnızca yaklaşık 2050 GW yeni hidroelektrik içermektedir.

Hidroelektrik üretimi yeni barajlar olmadan genişleyebilir Güç sistemleri hidroelektrik üretimi ekleyebilir iki ana yolla yeni hidroelektrik barajları eklemeden: (1) mevcut hidroelektrik projelerinin modern türbinler ve diğer ekipmanlarla güçlendirilmesi; ve (2) enerji verilmeyen barajlara türbin eklenmesi. A ABD Enerji Bakanlığı'nın araştırması Doğru finansal teşvikler uygulandığında, bu iki yaklaşımın ABD hidroelektrik filosuna bugünkü kapasiteden %11'lük bir artışla 14 GW hidroelektrik ekleyebileceğini keşfetti. Dünyanın diğer ülkelerinde benzer potansiyel mevcut olsaydı, bu, ek küresel hidroelektrik kapasitesinin yarısından fazlasını temsil eder. Bir Dünya İklim Modeli 2050'ye kadar. Ayrıca, hidroelektrik barajlarının arkasındaki rezervuarlara yüzeylerinin sadece %10'unu kaplayan “yüzen güneş enerjisi” projelerinin eklenmesi, 4,000 GW yeni kapasite, bugün tüm hidroelektrikten üretilenin yaklaşık iki katı kadar güç üretebilecek kapasitede.

Hidroelektrik, çeşitlendirilmiş şebekelerin değerini vurgulayarak iklim değişikliğine karşı savunmasızdır. Ben bir çalışmanın baş yazarı 2050 yılına kadar tüm küresel hidroelektrik barajlarının yüzde 61'inin kuraklık, sel veya her ikisi için çok yüksek veya aşırı risk taşıyan havzalarda olacağını buldu. 2050 yılına kadar, bugün 1'te 5 olan mevcut hidroelektrik barajlarından 1'i, iklim değişikliği nedeniyle yüksek sel riski olan bölgelerde olacak. A çalışma Doğa İklim Değişikliği Bu yüzyılın ortasına kadar hidrolojideki iklim kaynaklı değişimler nedeniyle dünya çapındaki hidroelektrik projelerinin dörtte üçünün üretimi azaltacağını öngördü. Hidroelektrik enerjisine yüksek oranda bağımlı olan ülkeler kuraklığa karşı savunmasızdır ve birçok bölgede bu risk artacaktır. Örneğin, hidroelektrik, Zambiya için elektriğin neredeyse tamamını ve Güney Afrika'da 2016 yılında yaşanan kuraklığı sağlıyor. Zambiya'nın ulusal elektrik üretiminin 40 adet azalmasına neden oldubüyük ekonomik aksamalara ve kayıplara neden olmaktadır. Bu güvenlik açığı, şebekeler içinde çeşitlendirilmiş üretim kaynaklarının değerini vurgular.

Hidroelektrik her zaman çekişmeli değildir, ortak bir zemin bulunabilir. Koruma kuruluşları ve hidroelektrik sektörü genellikle tartışmalı bir ilişkiye sahip olsa da, ortak bir zemin bulunabilir. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nde, Ulusal Hidroelektrik Birliği (NHA) dahil olmak üzere hidroelektrik sektörünün temsilcileri ve çeşitli koruma kuruluşları bir “Hidroelektrik için Yaygın Olmayan Diyalog” (tam açıklama: Bu diyalogda organizasyonum World Wildlife Fund-ABD'yi temsil ettim). Yaygın Olmayan Diyalog'a katılanlar, hidroelektrik enerjinin sürdürülebilir bir enerji geleceğinde kilit bir role sahip olduğu ve ABD'deki nehirlerin korunması ve restorasyonunun bir öncelik olması gerektiği konusunda anlaştılar. Yaygın Olmayan Diyalog katılımcıları, bu ortak vizyonla uyumlu yasaları desteklediler ve geçen yıl yasalaşan Altyapı Yasası, yeni barajlar eklemeden hidroelektrik kapasitesini artırmak için 2.3 milyar ABD dolarını içeriyordu. (güçlendirmeler ve elektrikle çalışmayan barajlara güç vererek) ve nehirleri eski haline getirmek ve kamu güvenliğini artırmak için eskiyen barajların kaldırılması için.