Hüdroenergia on vaieldamatult maailma suurim taastuvenergia, tootes üle kahe korra rohkem energiat kui tuuleenergia ja üle nelja korra rohkem kui päikeseenergia. Ja vee mäkke pumpamine ehk pumphüdroenergia moodustab üle 90% maailma kogu energiasalvestusvõimsusest.
Kuid hoolimata hüdroenergia tohutust mõjust ei kuule me sellest USAs kuigi palju. Kuigi viimastel aastakümnetel on tuule- ja päikeseenergia hinnad järsult langenud ja kättesaadavus hüppeliselt kasvanud, on kodumaine hüdroenergia tootmine jäänud suhteliselt stabiilseks, kuna riik on juba ehitanud hüdroelektrijaamu geograafiliselt kõige ideaalsematesse kohtadesse.
Rahvusvahelisel tasandil on lugu teine. Hiina on viimaste aastakümnete jooksul oma majanduskasvu edendanud tuhandete uute, sageli tohutute hüdroelektrijaamade ehitamisega. Aafrika, India ja teised Aasia ja Vaikse ookeani piirkonna riigid kavatsevad sama teha.
Kuid laienemine ilma range keskkonnajärelevalveta võib kaasa tuua probleeme, kuna tammid ja veehoidlad häirivad jõgede ökosüsteeme ja ümbritsevaid elupaiku ning hiljutised uuringud näitavad, et veehoidlad võivad eraldada rohkem süsinikdioksiidi ja metaani, kui seni arvati. Lisaks muudab kliimast tingitud põud hüdroenergia vähem usaldusväärseks energiaallikaks, kuna Ameerika lääneosas asuvad tammid on kaotanud märkimisväärse osa oma elektritootmisvõimsusest.
„Tavalisel aastal toodab Hooveri tamm umbes 4,5 miljardit kilovatt-tundi energiat,“ ütles ikoonilise Hooveri tammi haldaja Mark Cook. „Arvestades, kuidas järv praegu on, on see pigem 3,5 miljardit kilovatt-tundi.“
Ometi ütlevad eksperdid, et hüdroenergial on 100% taastuvenergia tulevikus suur roll, seega on nende väljakutsete leevendamise õppimine hädavajalik.
Kodumaine hüdroenergia
2021. aastal moodustas hüdroenergia umbes 6% USA kommunaalteenuste elektrienergia tootmisest ja 32% taastuvenergia elektrienergia tootmisest. Riigis oli see suurim taastuvenergia kuni 2019. aastani, mil tuuleenergia sellest möödus.
USA-s ei ole oodata järgmisel kümnendil märkimisväärset hüdroenergia kasvu, osaliselt koormava litsentsimis- ja lubade väljastamise protsessi tõttu.
„Litsentseerimisprotsessi läbimine maksab kümneid miljoneid dollareid ja nõuab aastaid pingutust. Ja mõne sellise rajatise, eriti väiksemate rajatiste puhul pole neil lihtsalt raha ega aega,“ ütleb Malcolm Woolf, Riikliku Hüdroenergia Assotsiatsiooni president ja tegevjuht. Ta hindab, et ühe hüdroenergiarajatise litsentseerimise või ümberlitsentseerimisega tegeleb kümneid erinevaid asutusi. Tema sõnul võtab protsess kauem aega kui tuumaelektrijaama litsentseerimine.
Kuna USA keskmine hüdroelektrijaam on üle 60 aasta vana, tuleb paljudele neist peagi uus litsents taotleda.
„Seega võime silmitsi seista hulga litsentside loobumisega, mis on irooniline just siis, kui püüame suurendada paindliku ja süsinikuvaba elektritootmise hulka selles riigis,“ ütles Woolf.
Kuid energeetikaministeeriumi sõnul on potentsiaali kodumaiseks kasvuks vanade jaamade uuendamise ja olemasolevatele tammidele elektri lisamise kaudu.
„Meil on selles riigis 90 000 tammi, millest enamik ehitati üleujutuste kontrollimiseks, niisutamiseks, vee hoidmiseks ja puhkeotstarbeks. Ainult 3% neist tammidest kasutatakse tegelikult energia tootmiseks,“ ütles Woolf.
Sektori kasv sõltub ka pumpelektrijaamade hüdroenergia laiendamisest, mis on üha populaarsemaks muutumas taastuvenergia „kindlamaks“ muutmise viisina, salvestades liigset energiat kasutamiseks ajal, mil päike ei paista ja tuul ei puhu.
Kui pump-elektrijaam toodab elektrit, töötab see täpselt nagu tavaline hüdroelektrijaam: vesi voolab ülemisest reservuaarist alumisse, pannes teel elektrit tootva turbiini pöörlema. Erinevus seisneb selles, et pump-elektrijaam saab end laadida, kasutades võrguenergiat vee pumpamiseks altpoolt kõrgemasse reservuaari, salvestades seeläbi potentsiaalset energiat, mida saab vajadusel vabastada.
Kuigi pumpelektrijaamade elektritootmisvõimsus on täna umbes 22 gigavatti, on arendusjärgus üle 60 gigavati jagu kavandatavaid projekte. See on suuruselt teine näitaja ainult Hiina järel.
Viimastel aastatel on pump-akumulatsioonisüsteemide lubade ja litsentside taotluste arv märkimisväärselt suurenenud ning kaalutakse uusi tehnoloogiaid. Nende hulka kuuluvad nn suletud ahelaga rajatised, kus kumbki reservuaar ei ole ühendatud välise veeallikaga, või väiksemad rajatised, mis kasutavad reservuaaride asemel mahuteid. Mõlemad meetodid oleksid ümbritsevale keskkonnale tõenäoliselt vähem häirivad.
Heitkogused ja põud
Jõgede tammide ehitamine või uute veehoidlate rajamine võib takistada kalade rännet ning rikkuda ümbritsevaid ökosüsteeme ja elupaiku. Tammid ja veehoidlad on ajaloo jooksul sundinud kodudest lahkuma kümneid miljoneid inimesi, tavaliselt põlisrahvaste või maapiirkondade kogukondi.
Need kahjud on laialdaselt tunnustatud. Kuid uus väljakutse – heitkogused reservuaaridest – on nüüd üha suuremat tähelepanu pälvinud.
„Inimesed ei taipa, et need reservuaarid paiskavad atmosfääri tegelikult palju süsinikdioksiidi ja metaani, mis mõlemad on tugevad kasvuhoonegaasid,“ ütles Ilissa Ocko, Keskkonnakaitsefondi vanemkliimateadlane.
Heitkogused pärinevad lagunevast taimestikust ja muust orgaanilisest ainest, mis lagunevad ja vabastavad metaani, kui ala üleujutatakse, luues reservuaari. „Tavaliselt muutub see metaan seejärel süsinikdioksiidiks, aga selleks on vaja hapnikku. Ja kui vesi on tõesti, tõesti soe, siis on alumised kihid hapnikust tühjad,“ ütles Ocko, mis tähendab, et metaan paiskub seejärel atmosfääri.
Maailma soojenemise seisukohast on metaan esimese 20 aasta jooksul pärast selle vabanemist üle 80 korra tugevam kui CO2. Seni näitavad uuringud, et maailma kuumemates osades, nagu India ja Aafrika, on tavaliselt rohkem saastavaid tehaseid, samas kui Ocko ütleb, et Hiina ja USA reservuaarid ei ole erilist muret tekitavad. Kuid Ocko sõnul on vaja usaldusväärsemat viisi heitkoguste mõõtmiseks.
„Ja siis võiks olla igasuguseid stiimuleid selle vähendamiseks või erinevate ametiasutuste eeskirju, et tagada, et te ei tekitaks liiga palju heitkoguseid,“ ütles Ocko.
Teine suur hüdroenergia probleem on kliimast tingitud põud. Madalad veehoidlad toodavad vähem energiat ja see on eriti murettekitav Ameerika lääneosas, kus on olnud viimase 1200 aasta jooksul kõige kuivem 22-aastane periood.
Kuna veehoidlad nagu Glen Canyoni tammi toitev Powelli järv ja Hooveri tammi toitev Meadi järv toodavad vähem elektrit, korvavad fossiilkütused puudujäägi. Ühes uuringus leiti, et aastatel 2001–2015 paiskus 11 lääneosariigis põua tõttu hüdroenergiast loobumise tõttu õhku täiendavalt 100 miljonit tonni süsinikdioksiidi. California eriti raskel perioodil aastatel 2012–2016 hindas teine uuring, et kaotatud hüdroenergia tootmine läks osariigile maksma 2,45 miljardit dollarit.
Esmakordselt ajaloos on Meadi järves kuulutatud välja veepuudus, mis on käivitanud veevarustuse kärpimise Arizonas, Nevadas ja Mehhikos. Praegune veetase on 365 meetrit (327 meetrit) ja eeldatavasti langeb veelgi, kuna maaparandusamet on astunud enneolematu sammu ja hoidnud vett tagasi Meadi järvest ülesvoolu asuvas Powelli järves, et Glen Canyoni tamm saaks jätkata elektri tootmist. Kui Meadi järve tase langeb alla 283 meetri (283 meetri), siis see enam elektrit ei tooda.
Hüdroenergia tulevik
Olemasoleva hüdroenergia infrastruktuuri kaasajastamine võiks suurendada tõhusust ja korvata mõningaid põuaga seotud kahjusid ning tagada, et jaamad suudavad töötada veel aastakümneid.
Praegusest kuni 2030. aastani kulutatakse kogu maailmas vanade jaamade moderniseerimisele 127 miljardit dollarit. See moodustab ligi veerandi kogu maailma hüdroenergiainvesteeringutest ja ligi 90% investeeringutest Euroopas ja Põhja-Ameerikas.
Hooveri tammis tähendas see mõnede turbiinide moderniseerimist, et need töötaksid madalamatel kõrgustel tõhusamalt, õhemate väravate paigaldamist, mis kontrollivad vee voolu turbiinidesse, ja suruõhu sissepritsimist turbiinidesse efektiivsuse suurendamiseks.
Kuid mujal maailmas läheb suurem osa investeeringutest uutesse jaamadesse. Aasia ja Aafrika suured riigile kuuluvad projektid peaksid 2030. aastaks moodustama üle 75% uuest hüdroenergia võimsusest. Kuid mõned on mures selliste projektide mõju pärast keskkonnale.
„Minu tagasihoidliku arvamuse kohaselt on need üle ehitatud. Need on ehitatud tohutu võimsusega, mis pole vajalik,“ ütles Shannon Ames, Madala Mõjuga Hüdroenergia Instituudi tegevdirektor. „Neid võiks teha jõevooluna ja neid saaks lihtsalt teistmoodi projekteerida.“
Jõe peal toodetud hüdroenergia ei sisalda veehoidlat ja seetõttu on neil keskkonnale väiksem mõju, kuid need ei saa energiat vastavalt vajadusele toota, kuna toodang sõltub hooajalistest vooluhulkadest. Jõe peal toodetud hüdroenergia peaks sel kümnendil moodustama umbes 13% koguvõimsuse juurdekasvust, traditsiooniline hüdroenergia aga 56% ja pumphüdroenergia 29%.
Kuid üldiselt hüdroenergia kasv aeglustub ja peaks 2030. aastaks kahanema umbes 23%. Selle suundumuse ümberpööramine sõltub suuresti regulatiivsete ja lubade andmise protsesside sujuvamaks muutmisest ning kõrgete jätkusuutlikkuse standardite ja heitkoguste mõõtmise programmide kehtestamisest, et tagada kogukonna heakskiit. Lühem arendusajakava aitaks arendajatel saada elektrienergia ostulepinguid, stimuleerides seeläbi investeeringuid, kuna tulu oleks garanteeritud.
„Üks põhjus, miks see mõnikord nii atraktiivne ei tundu kui päikese- ja tuuleenergia, on see, et rajatiste perspektiiv on erinev. Näiteks tuule- ja päikeseelektrijaama vaadeldakse tavaliselt 20-aastase projektina,“ ütles Ames. „Teisest küljest on hüdroenergia litsentseeritud ja tegutseb 50 aastat. Ja paljud neist on tegutsenud 100 aastat... Kuid meie kapitaliturud ei pruugi sellist pikemat tootlust hinnata.“
Woolf ütleb, et õigete stiimulite leidmine hüdroenergia ja pumpelektrijaamade arendamiseks ning selle jätkusuutliku teostamise tagamine on kriitilise tähtsusega maailma fossiilkütustest võõrutamisel.
„Me ei saa selliseid pealkirju nagu mõned teised tehnoloogiad. Aga ma arvan, et inimesed mõistavad üha enam, et ilma hüdroenergiata ei saa olla usaldusväärset elektrivõrku.“
Postituse aeg: 14. juuli 2022
