Poziom wody w Lake Powell spada w związku z trwającą dwie dekady suszą. Biały „pierścień do wanny” na ścianach kanionu oznacza upadek. Justin Sullivan / Getty Images
Woda w Lake Powell, jednym z największych zbiorników w kraju, spadła tak nisko w czasie suszy na Zachodzie, że urzędnicy federalni uciekanie się do środków nadzwyczajnych aby uniknąć wyłączenia elektrowni wodnej na zaporze Glen Canyon.
Tama Arizona, która dostarcza energię elektryczną do siedem stanów, nie jest jedyną amerykańską elektrownią wodną w tarapatach.
Kultowa zapora Hoovera, również na rzece Kolorado, ma zmniejszył przepływ wody i produkcję energii. Kalifornia zamknęła elektrownię wodną na tamie Oroville na pięć miesięcy z powodu niskiego poziomu wody w 2021 r., a urzędnicy ostrzegł, że to samo może się zdarzyć w 2022 roku.
Na północnym wschodzie inny problem związany ze zmianą klimatu dotknął tamy elektrowni wodnych – zbyt dużo opadów naraz.
Stany Zjednoczone mają ponad 2,100 operacyjnych zapory hydroelektryczne, z lokalizacjami w prawie każdym stanie. Odgrywają one zasadniczą rolę w swoich regionalnych sieciach energetycznych. Ale większość została zbudowana w ubiegłym stuleciu w innym klimacie niż dzisiaj.
Wraz ze wzrostem globalnych temperatur i ciągłymi zmianami klimatu, wzrośnie konkurencja o wodę, a sposób zarządzania dostawami energii wodnej w regionach i całej sieci energetycznej w USA będzie musiał ewoluować. We „The Puzzle of Monogamous Marriage” produkcja energii wodnej w kraju na poziomie systemów jako inżynierowie. Oto trzy kluczowe kwestie, które należy zrozumieć na temat jednego z najstarszych w kraju źródeł energii odnawialnej w zmieniającym się klimacie.
Energia wodna może robić rzeczy, których inne elektrownie nie potrafią
Energia wodna przyczynia się 6% do 7% całej produkcji energii w USA, ale jest to kluczowe źródło zarządzania amerykańskimi sieciami elektrycznymi.
Ponieważ można go szybko włączać i wyłączać, energia wodna może pomóc kontrolować z minuty na minutę zmiany podaży i popytu. Może również pomóc sieciom energetycznym szybko się odbij kiedy wystąpią przerwy w dostawie prądu. Energia wodna stanowi około 40% obiektów sieci elektrycznej w USA, które można uruchomić bez dodatkowego zasilania w czasie zaciemnienie, po części dlatego, że paliwem potrzebnym do wytworzenia energii jest po prostu woda przechowywana w zbiorniku za turbiną.
Ponadto może również służyć jako gigantyczna bateria dla siatki. Stany Zjednoczone mają ponad 40 elektrowni wodnych pompowanych, które pompują wodę pod górę do zbiornika, a następnie przesyłają ją przez turbiny, aby w razie potrzeby wytworzyć energię elektryczną.
Tak więc, chociaż hydroelektryczność stanowi niewielką część produkcji, te zapory są integralną częścią utrzymania przepływu energii w USA.
Zmiana klimatu wpływa na hydroenergetykę w różny sposób w różnych regionach
Globalnie susza już zmniejszyła energię wodną generacja. W jaki sposób zmiana klimatu wpływa na elektrownie wodne w USA przyszłość będzie zależeć w dużej mierze od lokalizacji poszczególnych zakładów.
Na obszarach, gdzie topnienie śniegu wpływa na przepływ rzeki, oczekuje się, że potencjał hydroenergetyczny wzrośnie zimą, kiedy więcej śniegu pada w postaci deszczu, a następnie zmniejszy się latem, kiedy pozostanie mniej śniegu woda topiąca się. Oczekuje się, że ten wzorzec wystąpi w większości zachodnich Stanów Zjednoczonych, wraz z pogarszającymi się wieloletnimi suszami, które mogą: zmniejszyć produkcję energii wodnej, w zależności od tego ile pojemność przechowywania zbiornik ma.
Północny wschód ma inne wyzwanie. Tam występują ekstremalne opady, które mogą powodować powodzie spodziewany wzrost. Więcej deszczu może zwiększyć potencjał wytwarzania energii, a są dyskusje o modernizacji większej liczby istniejących zapór do produkcji energii wodnej. Ale ponieważ wiele tam jest również wykorzystywanych do ochrony przeciwpowodziowej, możliwość produkcji dodatkowych energia z tego rosnące opady mogą zostać utracone, jeśli woda zostanie uwolniona przez kanał przelewowy.
W południowych Stanach Zjednoczonych zmniejszające się opady i wzmożona susza oczekuje się, że spowoduje to prawdopodobnie zmniejszenie produkcji energii wodnej.
Niektórzy operatorzy sieci stoją przed większymi wyzwaniami
Wpływ tych zmian na krajową sieć energetyczną będzie zależał od sposobu zarządzania każdą częścią sieci.
Agencje znane jako organy ds. bilansowania zarządzają podażą i popytem na energię elektryczną w swoim regionie w czasie rzeczywistym.
Największym organem ds. bilansowania pod względem wytwarzania energii wodnej jest Bonneville Power Administration na północnym zachodzie. Może generować około 83,000 59 megawatogodzin energii elektrycznej rocznie na XNUMX tamach, głównie w Waszyngtonie, Oregonie i Idaho. Sam kompleks zapory Grand Coulee może wytworzyć wystarczającą ilość energii na 1.8 milionów domów.
Wiele z tego obszaru ma podobny klimat i doświadczy zmian klimatycznych w podobny sposób w przyszłości. Oznacza to, że regionalna susza lub rok bez śniegu może uderzyć w wielu producentów energii wodnej z Bonneville Power Administration w tym samym czasie. Naukowcy odkryli, że klimat tego regionu wpływa na elektrownie wodne stanowią zarówno ryzyko, jak i szansę dla operatorów sieci poprzez zwiększenie wyzwań związanych z zarządzaniem latem, ale także zmniejszenie niedoborów energii elektrycznej w okresie zimowym.
Organy bilansujące i liczba elektrowni wodnych w każdym. Laura Dennis, CC BY-ND
Na Środkowym Zachodzie to zupełnie inna historia. Midcontinent Independent System Operator (MISO) ma 176 elektrowni wodnych na obszarze o 50% większym niż Bonneville, od północnej Minnesoty po Luizjanę.
Ponieważ jej elektrownie wodne są bardziej narażone na różne klimaty i skutki regionalne w różnym czasie, MISO i operatorzy o podobnym zasięgu mają możliwość zrównoważenia niedoborów energii wodnej na jednym obszarze z wytwarzaniem na innych obszarach.
Zrozumienie tych regionalnych skutków klimatycznych ma coraz większe znaczenie dla planowania dostaw energii i ochrony bezpieczeństwa sieci, ponieważ organy ds. bilansowania współpracują ze sobą, aby utrzymać włączone światła.
Nadchodzi więcej zmian
Zmiany klimatyczne nie są jedynym czynnikiem, który wpłynie na przyszłość elektrowni wodnych. Konkurencyjne wymagania już wpływa czy woda jest przeznaczona do wytwarzania energii elektrycznej lub innych zastosowań, takich jak nawadnianie i picie.
Przepisy i przydział wody również zmieniają się w czasie i zmieniają sposób gospodarowania wodą przez zbiorniki, wpływając na hydroelektryczność. Wzrost energii odnawialnej i możliwość wykorzystania niektórych zapór i zbiorników do magazynowania energii również mogą zmienić równanie.
Znaczenie hydroenergetyki w amerykańskiej sieci energetycznej oznacza, że większość tam prawdopodobnie pozostanie, ale zmiany klimatyczne zmienią sposób wykorzystania i zarządzania tymi elektrowniami.
O autorze
Caitlin Grady, adiunkt inżynierii lądowej i środowiskowej oraz pracownik naukowy w Instytucie Etyki Rocka, Penn State i Laura Dennisdr hab. Studentka Inżynierii Lądowej i Klimatu, Penn State
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki:
Przyszłość, którą wybieramy: przetrwanie kryzysu klimatycznego
autorstwa Christiany Figueres i Toma Rivetta-Carnaca
Autorzy, którzy odegrali kluczową rolę w porozumieniu paryskim w sprawie zmian klimatu, przedstawiają spostrzeżenia i strategie radzenia sobie z kryzysem klimatycznym, w tym działania indywidualne i zbiorowe.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Ziemia niezamieszkana: życie po ociepleniu
David Wallace-Wells
Ta książka bada potencjalne konsekwencje niekontrolowanych zmian klimatu, w tym masowe wymieranie, niedobór żywności i wody oraz niestabilność polityczną.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Ministerstwo dla przyszłości: powieść
autorstwa Kima Stanleya Robinsona
Ta powieść przedstawia świat niedalekiej przyszłości zmagający się ze skutkami zmian klimatu i oferuje wizję tego, jak społeczeństwo może się zmienić, aby stawić czoła kryzysowi.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Pod białym niebem: natura przyszłości
Elżbieta Kolbert
Autor bada wpływ człowieka na świat przyrody, w tym zmiany klimatyczne, oraz potencjał rozwiązań technologicznych w odpowiedzi na wyzwania środowiskowe.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Awaria: najbardziej kompleksowy plan, jaki kiedykolwiek zaproponowano, aby odwrócić globalne ocieplenie
pod redakcją Paula Hawkena
Ta książka przedstawia kompleksowy plan przeciwdziałania zmianom klimatycznym, w tym rozwiązania z różnych sektorów, takich jak energetyka, rolnictwo i transport.
