Hidroenergija je daleko najveći obnovljivi izvor energije u svijetu, proizvodeći više od dvostruko više energije od vjetra i više od četiri puta više od solarne energije. A crpljenje vode uzbrdo, poznato kao "reverzibilna hidroelektrana", čini preko 90% ukupnog svjetskog kapaciteta skladištenja energije.
No unatoč ogromnom utjecaju hidroenergije, u SAD-u se o njoj ne čuje puno. Dok su u posljednjih nekoliko desetljeća cijene energije vjetra i sunca naglo pale, a dostupnost naglo porasla, domaća proizvodnja hidroenergije ostala je relativno stabilna, jer je zemlja već izgradila hidroelektrane na geografski najidealnijim lokacijama.
Na međunarodnoj razini, to je druga priča. Kina je potaknula svoju ekonomsku ekspanziju izgradnjom tisuća novih, često ogromnih hidroelektrana tijekom posljednjih nekoliko desetljeća. Afrika, Indija i druge zemlje u Aziji i Pacifiku spremaju se učiniti isto.
No širenje bez strogog nadzora zaštite okoliša moglo bi dovesti do problema, jer brane i akumulacije narušavaju riječne ekosustave i okolna staništa, a nedavne studije pokazuju da akumulacije mogu emitirati više ugljičnog dioksida i metana nego što se prije 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 generirat će 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 100% obnovljivoj budućnosti, stoga je učenje kako ublažiti te izazove nužno.
Domaća hidroenergija
U 2021. godini, hidroenergija je činila oko 6% proizvodnje električne energije u komunalnim poduzećima 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 u sljedećem desetljeću vidjeti veliki rast hidroenergije, dijelom zbog zahtjevnog postupka licenciranja i izdavanja dozvola.
„Proces licenciranja košta desetke milijuna dolara i godine truda. A za neka od tih postrojenja, posebno neka od manjih postrojenja, jednostavno nemaju ni novca ni vremena“, kaže Malcolm Woolf, predsjednik i izvršni direktor Nacionalnog udruženja za hidroenergiju. Procjenjuje da postoje deseci različitih agencija uključenih u licenciranje ili ponovno licenciranje jednog hidroelektrane. Rekao je da proces traje dulje 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 predaja licenci, što je ironično baš dok pokušavamo povećati količinu fleksibilne, ugljično bezugljične proizvodnje koju imamo u ovoj zemlji“, rekao je Woolf.
No 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, navodnjavanje, skladištenje vode i rekreaciju. Samo 3% tih brana zapravo se koristi za proizvodnju energije“, rekao je Woolf.
Rast u sektoru također se oslanja na širenje reverzibilnih hidroelektrana, koje dobivaju na značaju kao način "učvršćivanja" obnovljivih izvora energije, skladištenja viška energije za korištenje kada sunce ne sja i vjetar ne puše.
Kada reverzno akumulacijsko postrojenje proizvodi energiju, radi baš kao i obična hidroelektrana: Voda teče iz gornjeg rezervoara u donji, okrećući turbinu koja proizvodi električnu energiju. Razlika je u tome što se reverzno akumulacijsko postrojenje može puniti, koristeći energiju iz mreže za pumpanje vode odozdo do višeg rezervoara, čime se pohranjuje potencijalna energija koja se može osloboditi kada je potrebno.
Iako pumpno-akumulacijske hidroelektrane danas imaju oko 22 gigavata kapaciteta za proizvodnju električne energije, u razvoju je preko 60 gigavata predloženih projekata. To je drugo mjesto odmah iza Kine.
Posljednjih godina znatno se povećao broj dozvola i zahtjeva za licenciranje za crpno-akumulacijske sustave, a razmatraju se i nove tehnologije. To uključuje postrojenja „zatvorene petlje“, u kojima nijedan rezervoar nije spojen na vanjski izvor vode, ili manja postrojenja koja koriste spremnike umjesto rezervoara. Obje metode vjerojatno bi manje remetile okolni okoliš.
Emisije i suša
Pregrađivanje rijeka ili stvaranje novih akumulacija može ometati migraciju riba i uništiti okolne ekosustave i staništa. Brane i akumulacije su kroz povijest raselile desetke milijuna ljudi, obično autohtone ili ruralne zajednice.
Ove su štete široko prepoznate. No novi izazov - emisije iz rezervoara - sada dobiva sve veću pozornost.
„Ono što ljudi ne shvaćaju jest da ti rezervoari zapravo emitiraju puno ugljikovog dioksida i metana u atmosferu, a oba su jaki staklenički plinovi“, rekla je Ilissa Ocko, viša znanstvenica za klimu u Fondu za zaštitu okoliša.
Emisije potječu od raspadanja vegetacije i druge organske tvari, koje se razgrađuju i oslobađaju metan kada je područje poplavljeno stvarajući rezervoar. „Obično se taj metan zatim pretvara u ugljikov dioksid, ali za to vam je potreban kisik. A ako je voda stvarno, stvarno topla, tada su donji slojevi osiromašeni kisikom“, rekao je Ocko, što znači da se metan tada ispušta u atmosferu.
Kad je riječ o zagrijavanju svijeta, metan je preko 80 puta jači od CO2 tijekom prvih 20 godina nakon ispuštanja. Dosadašnja istraživanja pokazuju da topliji dijelovi svijeta, poput Indije i Afrike, obično imaju više postrojenja koja zagađuju, dok Ocko kaže da rezervoari u Kini i SAD-u nisu od posebne važnosti. No Ocko kaže da je potreban robusniji način mjerenja emisija.
„A onda biste mogli imati sve vrste poticaja za smanjenje ili propise od strane različitih vlasti kako biste bili sigurni da ne emitirate 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 u posljednjih 1200 godina doživio najsušnije 22-godišnje razdoblje.
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 milijuna tona ugljikovog dioksida ispušteno u 11 država na zapadu zbog sušom uzrokovanog odmaka od hidroenergije. Tijekom posebno teškog razdoblja za Kaliforniju između 2012. i 2016., druga studija je procijenila da je gubitak proizvodnje hidroenergije državu koštao 2,45 milijardi dolara.
Po prvi put u povijesti proglašena je nestašica vode na jezeru Mead, što je uzrokovalo smanjenje opskrbe vodom u Arizoni, Nevadi i Meksiku. Očekuje se da će razina vode, koja trenutno iznosi 327 metara, dodatno pasti, budući da 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 razina jezera Mead padne ispod 294 metra, više neće proizvoditi energiju.
Budućnost hidroenergije
Modernizacija postojeće hidroenergetske infrastrukture mogla bi povećati učinkovitost i nadoknaditi neke gubitke povezane sa sušom, kao i osigurati da elektrane mogu raditi još mnogo desetljeća.
Između sada i 2030. godine, 127 milijardi dolara bit će potrošeno na modernizaciju starih elektrana diljem svijeta. To čini gotovo četvrtinu ukupnih globalnih ulaganja u hidroenergiju i gotovo 90% ulaganja u Europi i Sjevernoj Americi.
Na Hooverovoj brani to je značilo naknadnu ugradnju nekih od njihovih turbina kako bi učinkovitije radile na nižim nadmorskim visinama, ugradnju tanjih vrata koja kontroliraju protok vode u turbine i ubrizgavanje komprimiranog zraka u turbine radi povećanja učinkovitosti.
No u drugim dijelovima svijeta većina ulaganja ide u nove elektrane. Očekuje se da će veliki državni projekti u Aziji i Africi činiti preko 75% novih hidroenergetskih kapaciteta do 2030. godine. No, neki su zabrinuti zbog utjecaja koji će takvi projekti imati na okoliš.
„Po mom skromnom mišljenju, preizgrađene su. Izgrađene su do ogromnog kapaciteta koji nije potreban“, rekla je Shannon Ames, izvršna direktorica Instituta za hidroenergiju s niskim utjecajem, „Mogle bi se izvesti kao protočne i mogle bi se jednostavno drugačije projektirati.“
Protočne hidroelektrane ne uključuju rezervoar i stoga imaju manji utjecaj na okoliš, ali ne mogu proizvoditi energiju po potrebi, budući da proizvodnja ovisi o sezonskim protocima. Očekuje se da će protočne hidroelektrane činiti oko 13% ukupnog povećanja kapaciteta ovog desetljeća, dok će tradicionalne hidroelektrane činiti 56%, a reverzibilne hidroelektrane 29%.
No općenito, rast hidroenergije usporava i očekuje se da će se smanjiti za oko 23% do 2030. Preokretanje ovog trenda uvelike će ovisiti o pojednostavljenju regulatornih i postupaka izdavanja dozvola te postavljanju visokih standarda održivosti i programa mjerenja emisija kako bi se osiguralo prihvaćanje zajednice. Kraći vremenski okvir razvoja pomogao bi investitorima da dobiju ugovore o kupnji energije, čime bi se potaknula ulaganja jer bi povrat bio zajamčen.
„Dio razloga zašto ponekad ne izgleda tako atraktivno kao solarna i vjetroelektrana jest taj što je horizont za postrojenja drugačiji. Na primjer, vjetroelektrana i solarna elektrana obično se promatraju kao 20-godišnji projekt“, 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 takav dulji povrat.“
Pronalaženje pravih poticaja za razvoj hidroenergije i reverzibilnih hidroelektrana te osiguravanje da se to radi na održiv način bit će ključno za odvikavanje svijeta od fosilnih goriva, kaže Woolf.
„Ne dobivamo naslove kao neke druge tehnologije. Ali mislim da ljudi sve više shvaćaju da ne mogu imati pouzdanu mrežu bez hidroenergije.“
Vrijeme objave: 14. srpnja 2022.
