Hidroenergija je daleko najveći obnovljivi izvor energije u svijetu, proizvodeći preko dvostruko više energije od vjetra i preko četiri puta više od solarne energije. A pumpanje vode uzbrdo, poznato kao "reverzibilna hidroelektrana", čini preko 90% ukupnog svjetskog kapaciteta za skladištenje energije.
Ali uprkos ogromnom uticaju hidroenergije, ne čujemo mnogo o njoj u SAD-u. Dok su u proteklih nekoliko decenija cijene energije vjetra i sunca naglo pale, a dostupnost naglo porasla, domaća proizvodnja hidroenergije ostala je relativno stabilna, jer je nacija već izgradila hidroelektrane na geografski najidealnijim lokacijama.
Na međunarodnom nivou, to je druga priča. Kina je podstakla svoju ekonomsku ekspanziju izgradnjom hiljada novih, često ogromnih, hidroelektrana tokom posljednjih nekoliko decenija. Afrika, Indija i druge zemlje u Aziji i Pacifiku spremaju se da učine isto.
Ali proširenje bez strogog nadzora zaštite okoliša moglo bi dovesti do problema, jer brane i akumulacije remete riječne ekosisteme i okolna staništa, a nedavne studije pokazuju da akumulacije mogu emitovati više ugljičnog dioksida i metana nego što se ranije mislilo. Osim toga, suša uzrokovana klimom čini hidroelektrane manje pouzdanim izvorom energije, jer su brane na američkom Zapadu izgubile značajan dio svog kapaciteta za proizvodnju električne energije.
„U tipičnoj godini, Hooverova brana generira oko 4,5 milijardi kilovat-sati energije“, rekao je Mark Cook, upravitelj kultne Hooverove brane. „S obzirom na to kakvo je jezero sada, to je više kao 3,5 milijardi kilovat-sati.“
Ipak, stručnjaci kažu da hidroenergija ima veliku ulogu u budućnosti koja se zasniva na 100% obnovljivim izvorima energije, tako da je učenje kako ublažiti ove izazove neophodno.
Domaća hidroenergija
U 2021. godini, hidroenergija je činila oko 6% proizvodnje električne energije u komunalnim preduzećima u SAD-u i 32% proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora. Na domaćem tržištu, bila je najveći obnovljivi izvor energije do 2019. godine, kada ju je nadmašio vjetar.
Ne očekuje se da će SAD vidjeti veliki rast hidroenergije u narednoj deceniji, dijelom zbog složenog procesa licenciranja i izdavanja dozvola.
„Proces licenciranja košta desetine miliona dolara i godine truda. A za neka od ovih postrojenja, posebno neka od manjih postrojenja, jednostavno nemaju ni novca ni vremena“, kaže Malcolm Woolf, predsjednik i izvršni direktor Nacionalnog udruženja za hidroenergiju. On procjenjuje da postoje desetine različitih agencija uključenih u licenciranje ili ponovno licenciranje jednog hidroenergetskog postrojenja. Proces, rekao je, traje duže od licenciranja nuklearne elektrane.
Budući da je prosječna hidroelektrana u SAD-u stara preko 60 godina, mnoge će uskoro morati dobiti nove licence.
„Dakle, mogli bismo se suočiti s nizom odricanja od licenci, što je ironično baš dok pokušavamo povećati količinu fleksibilne, bezugljične proizvodnje koju imamo u ovoj zemlji“, rekao je Woolf.
Ali Ministarstvo energetike kaže da postoji potencijal za domaći rast, kroz nadogradnju starih elektrana i dodavanje energije postojećim branama.
„U ovoj zemlji imamo 90.000 brana, od kojih je većina izgrađena za kontrolu poplava, za navodnjavanje, za skladištenje vode, za rekreaciju. Samo 3% tih brana se zapravo koristi za proizvodnju energije“, rekao je Woolf.
Rast u sektoru se također oslanja na širenje reverzibilnih hidroelektrana, koje dobijaju na značaju kao način "učvršćivanja" obnovljivih izvora energije, skladištenja viška energije za upotrebu kada sunce ne sija i vjetar ne puše.
Kada postrojenje za reverznu hidroelektranu proizvodi energiju, ono funkcioniše baš kao i obična hidroelektrana: Voda teče iz gornjeg rezervoara u donji, okrećući turbinu koja proizvodi električnu energiju usput. Razlika je u tome što se postrojenje za reverznu hidroelektranu može puniti, koristeći energiju iz mreže za pumpanje vode odozdo do višeg rezervoara, čime se skladišti potencijalna energija koja se može osloboditi kada je potrebno.
Iako pumpno-akumulacijske hidroelektrane danas imaju kapacitet od oko 22 gigavata za proizvodnju električne energije, u razvoju je preko 60 gigavata predloženih projekata. To je drugo mjesto odmah iza Kine.
Posljednjih godina, broj dozvola i zahtjeva za licenciranje za sisteme pumpno-akumulacijskih hidroelektrana znatno se povećao, a razmatraju se i nove tehnologije. To uključuje postrojenja "zatvorenog kruga", u kojima nijedan rezervoar nije povezan s vanjskim izvorom vode, ili manja postrojenja koja koriste rezervoare umjesto rezervoara. Obje metode bi vjerovatno manje remetile okolni okoliš.
Emisije i suša
Pregrađivanje rijeka ili stvaranje novih akumulacija može ometati migraciju riba i uništiti okolne ekosisteme i staništa. Brane i akumulacije su kroz historiju raselile desetine miliona ljudi, obično autohtone ili ruralne zajednice.
Ove štete su široko priznate. Ali novi izazov - emisije iz rezervoara - sada dobija sve veću pažnju.
„Ono što ljudi ne shvataju jeste da ovi rezervoari zapravo emituju mnogo ugljen-dioksida i metana u atmosferu, a oba su jaki gasovi sa efektom staklene bašte“, rekla je Ilissa Ocko, viša klimatska naučnica u Fondu za odbranu životne sredine.
Emisije potiču od raspadanja vegetacije i drugih organskih materija, koje se razgrađuju i oslobađaju metan kada je područje poplavljeno stvarajući rezervoar. „Obično se taj metan zatim pretvara u ugljen-dioksid, ali za to je potreban kiseonik. A ako je voda zaista, zaista topla, onda su donji slojevi osiromašeni kiseonikom“, rekao je Ocko, što znači da se metan tada ispušta u atmosferu.
Kada je u pitanju zagrijavanje svijeta, metan je preko 80 puta jači od CO2 tokom prvih 20 godina nakon njegovog ispuštanja. Dosadašnja istraživanja pokazuju da topliji dijelovi svijeta, poput Indije i Afrike, imaju tendenciju da imaju više zagađujućih postrojenja, dok Ocko kaže da rezervoari u Kini i SAD-u nisu od posebne zabrinutosti. Ali Ocko kaže da je potreban robusniji način mjerenja emisija.
„A onda biste mogli imati sve vrste podsticaja da ga smanjite ili propise od strane različitih vlasti kako biste bili sigurni da ne emitujete previše“, rekao je Ocko.
Još jedan veliki problem za hidroenergiju je suša uzrokovana klimatskim promjenama. Plitki rezervoari proizvode manje energije, a to je posebno zabrinjavajuće na američkom Zapadu, koji je doživio najsušniji 22-godišnji period u posljednjih 1.200 godina.
Kako rezervoari poput jezera Powell, koje napaja branu Glen Canyon, i jezera Mead, koje napaja branu Hoover, proizvode manje električne energije, fosilna goriva preuzimaju taj zaostatak. Jedna studija je otkrila da je od 2001. do 2015. godine dodatnih 100 miliona tona ugljičnog dioksida ispušteno u 11 država na zapadu zbog suše uzrokovane preusmjeravanjem sa hidroenergije. Tokom posebno teškog perioda za Kaliforniju između 2012. i 2016. godine, druga studija je procijenila da je gubitak proizvodnje hidroenergije koštao državu 2,45 milijardi dolara.
Po prvi put u historiji, proglašena je nestašica vode na jezeru Mead, što je izazvalo smanjenje dodjele vode u Arizoni, Nevadi i Meksiku. Očekuje se da će nivo vode, koji trenutno iznosi 327 metara, dodatno pasti, jer je Zavod za melioraciju poduzeo neviđeni korak zadržavanja vode u jezeru Powell, koje se nalazi uzvodno od jezera Mead, kako bi brana Glen Canyon mogla nastaviti proizvoditi energiju. Ako nivo vode na jezeru Mead padne ispod 297 metara, više neće proizvoditi energiju.
Budućnost hidroenergije
Modernizacija postojeće hidroenergetske infrastrukture mogla bi povećati efikasnost i nadoknaditi neke gubitke povezane sa sušom, kao i osigurati da elektrane mogu raditi mnogo decenija koje dolaze.
Između sada i 2030. godine, 127 milijardi dolara će biti potrošeno na modernizaciju starih elektrana širom svijeta. To čini gotovo četvrtinu ukupnih globalnih investicija u hidroenergiju i gotovo 90% investicija u Evropi i Sjevernoj Americi.
Na Hooverovoj brani to je značilo naknadnu ugradnju nekih od njihovih turbina kako bi efikasnije radile na nižim nadmorskim visinama, ugradnju tanjih vrata koja kontroliraju protok vode u turbine i ubrizgavanje komprimiranog zraka u turbine radi povećanja efikasnosti.
Ali u drugim dijelovima svijeta, većina investicija ide u nove elektrane. Očekuje se da će veliki državni projekti u Aziji i Africi činiti preko 75% novih hidroenergetskih kapaciteta do 2030. godine. Međutim, neki su zabrinuti zbog utjecaja koji će takvi projekti imati na okoliš.
„Po mom skromnom mišljenju, one su preizgrađene. Izgrađene su do ogromnog kapaciteta koji nije potreban“, rekla je Shannon Ames, izvršna direktorica Instituta za hidroenergiju s niskim utjecajem na okoliš, „Mogle bi se izvesti kao protočne i mogle bi se jednostavno drugačije dizajnirati.“
Protočna hidroelektrane ne uključuju rezervoar i stoga imaju manji utjecaj na okoliš, ali ne mogu proizvoditi energiju po potrebi, jer proizvodnja ovisi o sezonskim protokima. Očekuje se da će protočna hidroenergija činiti oko 13% ukupnog dodavanja kapaciteta u ovoj deceniji, dok će tradicionalne hidroelektrane činiti 56%, a reverzibilne hidroelektrane 29%.
Ali generalno, rast hidroenergije se usporava i očekuje se da će se smanjiti za oko 23% do 2030. godine. Preokretanje ovog trenda će uveliko zavisiti od pojednostavljenja regulatornih i procesa izdavanja dozvola, te postavljanja visokih standarda održivosti i programa mjerenja emisija kako bi se osiguralo prihvatanje zajednice. Kraći vremenski okvir za razvoj bi pomogao investitorima da dobiju ugovore o kupovini energije, čime bi se podstakla ulaganja jer bi povrat bio zagarantovan.
„Dio razloga zašto ponekad ne izgleda tako atraktivno kao solarna i vjetroelektrana je taj što je horizont za postrojenja drugačiji. Na primjer, vjetroelektrana i solarna elektrana se obično posmatraju kao 20-godišnji projekat“, rekao je Ames, „S druge strane, hidroelektrane imaju licencu i rade 50 godina. A mnoge od njih rade već 100 godina... Ali naša tržišta kapitala ne cijene nužno duži povrat kao što je taj.“
Pronalaženje pravih podsticaja za razvoj hidroenergije i reverzibilnih hidroelektrana, te osiguranje da se to radi na održiv način, bit će ključno za odvikavanje svijeta od fosilnih goriva, kaže Woolf.
„Ne dobijamo naslove kao neke druge tehnologije. Ali mislim da ljudi sve više shvataju da ne mogu imati pouzdanu mrežu bez hidroenergije.“
Vrijeme objave: 14. jula 2022.
