Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι μακράν η μεγαλύτερη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας παγκοσμίως, παράγοντας πάνω από διπλάσια ενέργεια από την αιολική ενέργεια και πάνω από τέσσερις φορές περισσότερη από την ηλιακή. Και η άντληση νερού σε έναν λόφο, γνωστή και ως «αντλητική υδροηλεκτρική ενέργεια αποθήκευσης», αποτελεί πάνω από το 90% της συνολικής παγκόσμιας χωρητικότητας αποθήκευσης ενέργειας.
Ωστόσο, παρά την τεράστια επίδραση της υδροηλεκτρικής ενέργειας, δεν ακούμε πολλά γι' αυτήν στις ΗΠΑ. Ενώ τις τελευταίες δεκαετίες η τιμή της αιολικής και της ηλιακής ενέργειας έχει καταρρεύσει και η διαθεσιμότητα έχει εκτοξευθεί στα ύψη, η εγχώρια παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας έχει παραμείνει σχετικά σταθερή, καθώς το έθνος έχει ήδη κατασκευάσει υδροηλεκτρικούς σταθμούς στις πιο ιδανικές γεωγραφικά τοποθεσίες.
Σε διεθνές επίπεδο, η ιστορία είναι διαφορετική. Η Κίνα έχει τροφοδοτήσει την οικονομική της επέκταση κατασκευάζοντας χιλιάδες νέα, συχνά τεράστια, υδροηλεκτρικά φράγματα τις τελευταίες δεκαετίες. Η Αφρική, η Ινδία και άλλες χώρες στην Ασία και τον Ειρηνικό πρόκειται να κάνουν το ίδιο.
Ωστόσο, η επέκταση χωρίς αυστηρή περιβαλλοντική εποπτεία θα μπορούσε να οδηγήσει σε προβλήματα, καθώς τα φράγματα και οι δεξαμενές διαταράσσουν τα οικοσυστήματα των ποταμών και τους περιβάλλοντες οικοτόπους, και πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι οι δεξαμενές μπορούν να εκπέμπουν περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο από ό,τι είχε προηγουμένως κατανοηθεί. Επιπλέον, η ξηρασία που προκαλείται από το κλίμα καθιστά την υδροηλεκτρική ενέργεια λιγότερο αξιόπιστη πηγή ενέργειας, καθώς τα φράγματα στη Δύση των ΗΠΑ έχουν χάσει σημαντικό μέρος της ικανότητας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
«Σε ένα τυπικό έτος, το φράγμα Χούβερ παράγει περίπου 4,5 δισεκατομμύρια κιλοβατώρες ενέργειας», δήλωσε ο Μαρκ Κουκ, Διευθυντής του εμβληματικού φράγματος Χούβερ. «Με τη λίμνη όπως είναι τώρα, είναι περισσότερο σαν 3,5 δισεκατομμύρια κιλοβατώρες».
Ωστόσο, οι ειδικοί λένε ότι η υδροηλεκτρική ενέργεια έχει να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο σε ένα μέλλον που προέρχεται 100% από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, επομένως η εκμάθηση τρόπων μετριασμού αυτών των προκλήσεων είναι απαραίτητη.
Εγχώρια υδροηλεκτρική ενέργεια
Το 2021, η υδροηλεκτρική ενέργεια αντιπροσώπευε περίπου το 6% της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε κλίμακα κοινής ωφέλειας στις ΗΠΑ και το 32% της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές. Σε εγχώριο επίπεδο, ήταν η μεγαλύτερη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας μέχρι το 2019, όταν την ξεπέρασε η αιολική ενέργεια.
Οι ΗΠΑ δεν αναμένεται να δουν μεγάλη ανάπτυξη της υδροηλεκτρικής ενέργειας την επόμενη δεκαετία, εν μέρει λόγω της επαχθούς διαδικασίας αδειοδότησης.
«Κοστίζει δεκάδες εκατομμύρια δολάρια και χρόνια προσπάθειας για να περάσει κανείς από τη διαδικασία αδειοδότησης. Και για ορισμένες από αυτές τις εγκαταστάσεις, ιδιαίτερα για ορισμένες από τις μικρότερες, απλώς δεν έχουν αυτά τα χρήματα ή αυτόν τον χρόνο», λέει ο Malcolm Woolf, Πρόεδρος και Διευθύνων Σύμβουλος της Εθνικής Ένωσης Υδροηλεκτρικής Ενέργειας. Εκτιμά ότι υπάρχουν δεκάδες διαφορετικές υπηρεσίες που εμπλέκονται στην αδειοδότηση ή την εκ νέου αδειοδότηση μιας μεμονωμένης υδροηλεκτρικής εγκατάστασης. Η διαδικασία, είπε, διαρκεί περισσότερο από την αδειοδότηση ενός πυρηνικού σταθμού.
Επειδή ο μέσος υδροηλεκτρικός σταθμός στις ΗΠΑ είναι άνω των 60 ετών, πολλοί θα χρειαστεί σύντομα να λάβουν εκ νέου άδεια.
«Έτσι, θα μπορούσαμε να αντιμετωπίσουμε μια σειρά από παραιτήσεις αδειών, κάτι που είναι ειρωνικό, ακριβώς τη στιγμή που προσπαθούμε να αυξήσουμε την ποσότητα ευέλικτης, μηδενικής εκπομπής άνθρακα παραγωγής που έχουμε σε αυτή τη χώρα», δήλωσε ο Γουλφ.
Ωστόσο, το Υπουργείο Ενέργειας αναφέρει ότι υπάρχει δυνατότητα εγχώριας ανάπτυξης, μέσω αναβαθμίσεων σε παλιούς σταθμούς και προσθήκης ενέργειας σε υπάρχοντα φράγματα.
«Έχουμε 90.000 φράγματα σε αυτή τη χώρα, τα περισσότερα από τα οποία κατασκευάστηκαν για τον έλεγχο των πλημμυρών, για άρδευση, για αποθήκευση νερού, για αναψυχή. Μόνο το 3% αυτών των φραγμάτων χρησιμοποιούνται στην πραγματικότητα για την παραγωγή ενέργειας», δήλωσε ο Γουλφ.
Η ανάπτυξη στον τομέα βασίζεται επίσης στην επέκταση της υδροηλεκτρικής ενέργειας με αντλησιοταμίευση, η οποία κερδίζει έδαφος ως ένας τρόπος για την «σταθεροποίηση» των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, αποθηκεύοντας την πλεονάζουσα ενέργεια για χρήση όταν δεν λάμπει ο ήλιος και δεν φυσάει ο άνεμος.
Όταν μια εγκατάσταση αντλιοταμίευσης παράγει ενέργεια, λειτουργεί ακριβώς όπως ένας κανονικός υδροηλεκτρικός σταθμός: Το νερό ρέει από την άνω δεξαμενή στην κάτω, περιστρέφοντας έναν στρόβιλο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κατά μήκος της διαδρομής. Η διαφορά είναι ότι μια εγκατάσταση αντλιοταμίευσης μπορεί να επαναφορτιστεί, χρησιμοποιώντας ενέργεια από το δίκτυο για να αντλήσει νερό από κάτω προς την υψηλότερη δεξαμενή, αποθηκεύοντας έτσι δυνητική ενέργεια που μπορεί να απελευθερωθεί όταν χρειαστεί.
Ενώ η αντλιοστάσια έχει σήμερα περίπου 22 γιγαβάτ δυναμικότητας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, υπάρχουν πάνω από 60 γιγαβάτ προτεινόμενων έργων σε εξέλιξη. Αυτή η δυναμικότητα είναι δεύτερη μόνο μετά την Κίνα.
Τα τελευταία χρόνια, οι αιτήσεις αδειοδότησης για συστήματα αντλησιοταμίευσης έχουν αυξηθεί σημαντικά και εξετάζονται νέες τεχνολογίες. Αυτές περιλαμβάνουν εγκαταστάσεις «κλειστού βρόχου», στις οποίες καμία από τις δύο δεξαμενές δεν συνδέεται με εξωτερική πηγή νερού, ή μικρότερες εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούν δεξαμενές αντί για δεξαμενές. Και οι δύο μέθοδοι πιθανότατα θα ήταν λιγότερο διαταραγμένες για το περιβάλλον.
Εκπομπές και ξηρασία
Η κατασκευή φραγμάτων σε ποτάμια ή η δημιουργία νέων δεξαμενών μπορεί να εμποδίσει τη μετανάστευση των ψαριών και να καταστρέψει τα γύρω οικοσυστήματα και τους οικοτόπους. Τα φράγματα και οι δεξαμενές έχουν ακόμη και εκτοπίσει δεκάδες εκατομμύρια ανθρώπους σε όλη την ιστορία, συνήθως αυτόχθονες ή αγροτικές κοινότητες.
Αυτές οι βλάβες είναι ευρέως αναγνωρισμένες. Αλλά μια νέα πρόκληση - οι εκπομπές από τις δεξαμενές - κερδίζει πλέον αυξανόμενη προσοχή.
«Αυτό που δεν συνειδητοποιεί ο κόσμος είναι ότι αυτές οι δεξαμενές εκπέμπουν στην ατμόσφαιρα πολύ διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο, τα οποία είναι ισχυρά αέρια του θερμοκηπίου», δήλωσε η Ιλίσα Όκο, ανώτερη επιστήμονας για το κλίμα στο Ταμείο Περιβαλλοντικής Άμυνας.
Οι εκπομπές προέρχονται από την αποσύνθεση της βλάστησης και άλλων οργανικών υλικών, τα οποία διασπώνται και απελευθερώνουν μεθάνιο όταν μια περιοχή πλημμυρίζει για να δημιουργήσει μια δεξαμενή. «Συνήθως αυτό το μεθάνιο μετατρέπεται στη συνέχεια σε διοξείδιο του άνθρακα, αλλά για να γίνει αυτό χρειάζεστε οξυγόνο. Και αν το νερό είναι πραγματικά, πραγματικά ζεστό, τότε τα κάτω στρώματα έχουν εξαντληθεί από οξυγόνο», είπε ο Όκο, εννοώντας ότι στη συνέχεια απελευθερώνεται μεθάνιο στην ατμόσφαιρα.
Όσον αφορά την υπερθέρμανση του πλανήτη, το μεθάνιο είναι πάνω από 80 φορές πιο ισχυρό από το CO2 για τα πρώτα 20 χρόνια μετά την απελευθέρωσή του. Μέχρι στιγμής, η έρευνα δείχνει ότι τα θερμότερα μέρη του κόσμου, όπως η Ινδία και η Αφρική, τείνουν να έχουν πιο ρυπογόνες μονάδες, ενώ ο Ocko λέει ότι οι δεξαμενές στην Κίνα και τις ΗΠΑ δεν προκαλούν ιδιαίτερη ανησυχία. Αλλά ο Ocko λέει ότι πρέπει να υπάρχει ένας πιο αξιόπιστος τρόπος μέτρησης των εκπομπών.
«Και τότε θα μπορούσατε να έχετε κάθε είδους κίνητρα για να το μειώσετε ή κανονισμούς από διαφορετικές αρχές για να βεβαιωθείτε ότι δεν εκπέμπετε πάρα πολλά», είπε ο Όκο.
Ένα άλλο σημαντικό πρόβλημα για την υδροηλεκτρική ενέργεια είναι η ξηρασία που προκαλείται από το κλίμα. Οι ρηχές δεξαμενές παράγουν λιγότερη ενέργεια, και αυτό προκαλεί ιδιαίτερη ανησυχία στη Δύση της Αμερικής, η οποία έχει βιώσει την πιο ξηρή περίοδο των 22 ετών τα τελευταία 1.200 χρόνια.
Καθώς οι δεξαμενές όπως η λίμνη Powell, η οποία τροφοδοτεί το φράγμα Glen Canyon, και η λίμνη Mead, η οποία τροφοδοτεί το φράγμα Hoover, παράγουν λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια, τα ορυκτά καύσιμα καλύπτουν το κενό. Μια μελέτη διαπίστωσε ότι από το 2001 έως το 2015, επιπλέον 100 εκατομμύρια τόνοι διοξειδίου του άνθρακα απελευθερώθηκαν σε 11 πολιτείες στα δυτικά λόγω της απομάκρυνσης από την υδροηλεκτρική ενέργεια που προκλήθηκε από την ξηρασία. Κατά τη διάρκεια μιας ιδιαίτερα δύσκολης περιόδου για την Καλιφόρνια μεταξύ 2012-2016, μια άλλη μελέτη εκτίμησε ότι η απώλεια υδροηλεκτρικής ενέργειας κόστισε στην πολιτεία 2,45 δισεκατομμύρια δολάρια.
Για πρώτη φορά στην ιστορία, δηλώθηκε λειψυδρία στη λίμνη Μιντ, η οποία προκάλεσε περικοπές στην κατανομή νερού στην Αριζόνα, τη Νεβάδα και το Μεξικό. Η στάθμη του νερού, η οποία βρίσκεται αυτή τη στιγμή στα 1.047 πόδια, αναμένεται να μειωθεί περαιτέρω, καθώς το Γραφείο Αποκατάστασης έχει κάνει το πρωτοφανές βήμα να συγκρατήσει το νερό στη λίμνη Πάουελ, που βρίσκεται ανάντη της λίμνης Μιντ, έτσι ώστε το φράγμα Γκλεν Κάνιον να μπορεί να συνεχίσει να παράγει ενέργεια. Εάν η λίμνη Μιντ πέσει κάτω από τα 950 πόδια, δεν θα παράγει πλέον ενέργεια.
Το μέλλον της υδροηλεκτρικής ενέργειας
Ο εκσυγχρονισμός των υφιστάμενων υποδομών υδροηλεκτρικής ενέργειας θα μπορούσε να αυξήσει την αποδοτικότητα και να ανακτήσει ορισμένες από τις απώλειες που σχετίζονται με την ξηρασία, καθώς και να διασφαλίσει ότι οι μονάδες θα είναι σε θέση να λειτουργούν για πολλές δεκαετίες ακόμη.
Από τώρα έως το 2030, 127 δισεκατομμύρια δολάρια θα δαπανηθούν για τον εκσυγχρονισμό παλαιών μονάδων παγκοσμίως. Αυτό αντιστοιχεί σχεδόν στο ένα τέταρτο των συνολικών παγκόσμιων επενδύσεων σε υδροηλεκτρική ενέργεια και σχεδόν στο 90% των επενδύσεων στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική.
Στο φράγμα Χούβερ, αυτό σήμαινε την αναβάθμιση ορισμένων από τις ανεμογεννήτριές τους ώστε να λειτουργούν πιο αποτελεσματικά σε χαμηλότερα υψόμετρα, την εγκατάσταση λεπτότερων πυλών τύπου wicket, οι οποίες ελέγχουν τη ροή του νερού στις ανεμογεννήτριες και την έγχυση πεπιεσμένου αέρα στις ανεμογεννήτριες για την αύξηση της απόδοσης.
Αλλά σε άλλα μέρη του κόσμου, η πλειονότητα των επενδύσεων κατευθύνεται σε νέες μονάδες. Μεγάλα, κρατικά έργα στην Ασία και την Αφρική αναμένεται να αντιπροσωπεύουν πάνω από το 75% της νέας υδροηλεκτρικής δυναμικότητας έως το 2030. Ωστόσο, ορισμένοι ανησυχούν για τον αντίκτυπο που θα έχουν τέτοια έργα στο περιβάλλον.
«Κατά την ταπεινή μου γνώμη, είναι υπερβολικά κατασκευασμένα. Είναι κατασκευασμένα με τεράστια χωρητικότητα που δεν είναι απαραίτητη», δήλωσε η Shannon Ames, Εκτελεστική Διευθύντρια του Ινστιτούτου Υδροηλεκτρικής Ενέργειας Χαμηλών Επιπτώσεων. «Θα μπορούσαν να κατασκευαστούν ως έργα ρου του ποταμού και θα μπορούσαν απλώς να σχεδιαστούν διαφορετικά».
Οι εγκαταστάσεις ρέουσας ενέργειας δεν περιλαμβάνουν ταμιευτήρα και, ως εκ τούτου, έχουν μικρότερο αντίκτυπο στο περιβάλλον, αλλά δεν μπορούν να παράγουν ενέργεια κατόπιν ζήτησης, καθώς η παραγωγή εξαρτάται από τις εποχιακές ροές. Η υδροηλεκτρική ενέργεια ρέουσας ενέργειας αναμένεται να αντιπροσωπεύει περίπου το 13% της συνολικής προσθήκης δυναμικότητας αυτή τη δεκαετία, ενώ η παραδοσιακή υδροηλεκτρική ενέργεια θα αποτελέσει το 56% και η υδροηλεκτρική ενέργεια από άντληση το 29%.
Συνολικά, όμως, η ανάπτυξη της υδροηλεκτρικής ενέργειας επιβραδύνεται και αναμένεται να συρρικνωθεί κατά περίπου 23% έως το 2030. Η αντιστροφή αυτής της τάσης θα εξαρτηθεί σε μεγάλο βαθμό από την απλοποίηση των κανονιστικών και αδειοδοτικών διαδικασιών, καθώς και από τον καθορισμό υψηλών προτύπων βιωσιμότητας και προγραμμάτων μέτρησης εκπομπών για να διασφαλιστεί η αποδοχή από την κοινότητα. Ένα συντομότερο χρονοδιάγραμμα ανάπτυξης θα βοηθούσε τους κατασκευαστές να επιτύχουν συμφωνίες αγοράς ενέργειας, παρέχοντας έτσι κίνητρα για επενδύσεις, καθώς οι αποδόσεις θα ήταν εγγυημένες.
«Ένας από τους λόγους που μερικές φορές δεν φαίνεται τόσο ελκυστικό όσο η ηλιακή και η αιολική ενέργεια είναι ότι ο ορίζοντας για τις εγκαταστάσεις είναι διαφορετικός. Για παράδειγμα, μια αιολική και ηλιακή μονάδα συνήθως θεωρείται ως ένα έργο 20 ετών», δήλωσε ο Ames. «Από την άλλη πλευρά, η υδροηλεκτρική ενέργεια διαθέτει άδεια και λειτουργεί για 50 χρόνια. Και πολλές από αυτές λειτουργούν εδώ και 100 χρόνια... Αλλά οι κεφαλαιαγορές μας δεν εκτιμούν απαραίτητα μια τόσο μεγαλύτερη απόδοση».
Η εύρεση των κατάλληλων κινήτρων για την ανάπτυξη υδροηλεκτρικής ενέργειας και αντλησιοταμίευσης, και η διασφάλιση ότι αυτό γίνεται με βιώσιμο τρόπο, θα είναι κρίσιμη για τον απογαλακτισμό του κόσμου από τα ορυκτά καύσιμα, λέει ο Woolf.
«Δεν λαμβάνουμε τα πρωτοσέλιδα που λαμβάνουν ορισμένες άλλες τεχνολογίες. Αλλά νομίζω ότι ο κόσμος συνειδητοποιεί ολοένα και περισσότερο ότι δεν μπορείς να έχεις ένα αξιόπιστο δίκτυο χωρίς υδροηλεκτρική ενέργεια.»
Ώρα δημοσίευσης: 14 Ιουλίου 2022
