Ինչու է հիդրոէներգիան մաքուր էներգիայի մոռացված հսկան

Հիդրոէներգիան աշխարհում ամենամեծ վերականգնվող էներգիան է, որը արտադրում է ավելի քան երկու անգամ ավելի էներգիա, քան քամու էներգիան և ավելի քան չորս անգամ ավելի, քան արևայինը: Իսկ ջուրը բլուրը վեր մղելով, այսինքն՝ «պոմպային կուտակիչ հիդրոէներգիան», կազմում է աշխարհի ընդհանուր էներգախնայողության հզորության ավելի քան 90%-ը:
Սակայն, չնայած հիդրոէներգիայի հսկայական ազդեցությանը, մենք ԱՄՆ-ում շատ բան չենք լսում դրա մասին։ Չնայած վերջին մի քանի տասնամյակների ընթացքում քամու և արևային էներգիայի գները կտրուկ անկում են ապրել, իսկ մատչելիությունը՝ կտրուկ աճել, ներքին հիդրոէներգիայի արտադրությունը մնացել է համեմատաբար կայուն, քանի որ երկիրն արդեն կառուցել է հիդրոէլեկտրակայաններ աշխարհագրորեն ամենահարմար վայրերում։
Միջազգային մակարդակով այլ պատմություն է։ Չինաստանը խթանել է իր տնտեսական ընդլայնումը՝ վերջին մի քանի տասնամյակների ընթացքում կառուցելով հազարավոր նոր, հաճախ հսկայական, հիդրոէլեկտրակայաններ։ Աֆրիկան, Հնդկաստանը և Ասիայի ու Խաղաղօվկիանոսյան տարածաշրջանի այլ երկրներ պատրաստվում են նույնը անել։
Սակայն խիստ բնապահպանական վերահսկողության բացակայության դեպքում ընդլայնումը կարող է խնդիրներ առաջացնել, քանի որ ամբարտակներն ու ջրամբարները խաթարում են գետերի էկոհամակարգերը և շրջակա բնակավայրերը, և վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ ջրամբարները կարող են արտանետել ավելի շատ ածխաթթու գազ և մեթան, քան նախկինում կարծում էին: Բացի այդ, կլիմայական պայմաններով պայմանավորված երաշտը հիդրոէներգիան դարձնում է պակաս հուսալի էներգիայի աղբյուր, քանի որ Ամերիկայի Արևմուտքում գտնվող ամբարտակները կորցրել են իրենց էլեկտրաէներգիա արտադրող հզորության զգալի մասը:
«Տիպիկ տարում Հուվերի ամբարտակը կարտադրի մոտ 4.5 միլիարդ կիլովատտ-ժամ էներգիա», - ասաց Հուվերի ամբարտակի կառավարիչ Մարկ Քուքը: «Լճի ներկայիս վիճակի հետ մեկտեղ այն կազմում է ավելի շատ 3.5 միլիարդ կիլովատտ-ժամ»:
Այնուամենայնիվ, փորձագետները նշում են, որ հիդրոէներգիան մեծ դեր ունի խաղալու 100% վերականգնվող ապագայում, ուստի անհրաժեշտ է սովորել, թե ինչպես մեղմել այս մարտահրավերները։

Ներքին հիդրոէլեկտրակայաններ
2021 թվականին հիդրոէներգիան կազմել է ԱՄՆ-ում կոմունալ մասշտաբի էլեկտրաէներգիայի արտադրության մոտ 6%-ը և վերականգնվող էլեկտրաէներգիայի արտադրության 32%-ը։ ԱՄՆ-ում այն ​​ամենամեծ վերականգնվող էներգիան էր մինչև 2019 թվականը, երբ այն գերազանցվեց քամու էներգիայով։
ԱՄՆ-ում առաջիկա տասնամյակում հիդրոէլեկտրակայանների մեծ աճ չի սպասվում, մասամբ լիցենզավորման և թույլտվությունների ծանր գործընթացի պատճառով։
«Լիցենզավորման գործընթացն անցնելու համար անհրաժեշտ են տասնյակ միլիոնավոր դոլարներ և տարիների ջանքեր։ Եվ այս կառույցներից մի քանիսի, մասնավորապես՝ որոշ փոքր կառույցների համար, նրանք պարզապես չունեն այդ գումարը կամ ժամանակը», - ասում է Ազգային հիդրոէլեկտրակայանների ասոցիացիայի նախագահ և գործադիր տնօրեն Մալքոլմ Վուլֆը։ Նա գնահատում է, որ կան տասնյակ տարբեր գործակալություններ, որոնք ներգրավված են մեկ հիդրոէլեկտրակայանի լիցենզավորման կամ վերալիցենզավորման գործընթացում։ Գործընթացը, ըստ նրա, ավելի երկար է տևում, քան ատոմակայանի լիցենզավորումը։
Քանի որ ԱՄՆ-ում միջին հիդրոէլեկտրակայանները ավելի քան 60 տարեկան են, շատերը շուտով կարիք կունենան վերալիցենզավորվելու։
«Այսպիսով, մենք կարող ենք բախվել լիցենզիաների մի շարք հրաժարումների, ինչը հեգնական է հենց այն պահին, երբ մենք փորձում ենք ավելացնել այս երկրում առկա ճկուն, ածխածնից զերծ արտադրության ծավալը», - ասաց Վուլֆը։
Սակայն Էներգետիկայի նախարարությունը նշում է, որ կա ներքին աճի ներուժ՝ հին կայանների արդիականացման և գոյություն ունեցող ամբարտակներին էլեկտրաէներգիա ավելացնելու միջոցով։
«Մենք այս երկրում ունենք 90,000 ամբարտակ, որոնց մեծ մասը կառուցվել է ջրհեղեղների դեմ պայքարի, ոռոգման, ջրի կուտակման, հանգստի համար: Այդ ամբարտակների միայն 3%-ն է իրականում օգտագործվում էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար», - ասաց Վուլֆը:
Ոլորտի աճը նաև կախված է պոմպային կուտակիչ հիդրոէլեկտրակայանների ընդլայնումից, որը գնալով ավելի ու ավելի է տարածվում որպես վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների «ամրապնդման» միջոց՝ կուտակելով ավելորդ էներգիան՝ այն ժամանակ օգտագործելու համար, երբ արևը չի փայլում, և քամի չի փչում։
Երբ պոմպային պահեստարանը էլեկտրաէներգիա է արտադրում, այն գործում է ճիշտ այնպես, ինչպես սովորական հիդրոէլեկտրակայանը. ջուրը հոսում է վերին ջրամբարից դեպի ստորինը՝ ճանապարհին պտտեցնելով էլեկտրաէներգիա արտադրող տուրբինը: Տարբերությունն այն է, որ պոմպային պահեստարանը կարող է լիցքավորվել՝ օգտագործելով ցանցից եկող էներգիան՝ ջուրը ներքևից վերև մղելու համար դեպի վերին ջրամբար, այդպիսով կուտակելով պոտենցիալ էներգիա, որը կարող է արտանետվել անհրաժեշտության դեպքում:
Մինչդեռ պոմպային կուտակիչն այսօր ունի մոտ 22 գիգավատ էլեկտրաէներգիա արտադրելու հզորություն, զարգացման փուլում կա ավելի քան 60 գիգավատ առաջարկվող նախագծեր։ Սա երկրորդն է միայն Չինաստանից հետո։
Վերջին տարիներին պոմպային կուտակիչ համակարգերի թույլտվությունների և լիցենզավորման դիմումները զգալիորեն աճել են, և դիտարկվում են նոր տեխնոլոգիաներ: Դրանք ներառում են «փակ ցիկլով» կայաններ, որոնցում ոչ մի ջրամբար միացված չէ արտաքին ջրային աղբյուրի, կամ ավելի փոքր կայաններ, որոնք օգտագործում են բաքեր՝ ջրամբարների փոխարեն: Երկու մեթոդներն էլ, հավանաբար, ավելի քիչ վնասակար կլինեն շրջակա միջավայրի համար:

Արտանետումներ և երաշտ
Գետերի ամբարտակները ամրացնելը կամ նոր ջրամբարներ ստեղծելը կարող է խոչընդոտել ձկների միգրացիան և կործանել շրջակա էկոհամակարգերն ու բնակավայրերը: Պատմության ընթացքում ամբարտակները և ջրամբարները նույնիսկ տասնյակ միլիոնավոր մարդկանց են տեղահանել, որոնք սովորաբար բնիկ կամ գյուղական համայնքներ են:
Այս վնասները լայնորեն ընդունված են։ Սակայն նոր մարտահրավերը՝ ջրամբարներից արտանետումները, այժմ ավելի մեծ ուշադրության են արժանանում։
«Մարդիկ չեն գիտակցում, որ այս ջրամբարները իրականում մեծ քանակությամբ ածխաթթու գազ և մեթան են արտանետում մթնոլորտ, որոնք երկուսն էլ ուժեղ ջերմոցային գազեր են», - ասաց Իլիսա Օկկոն, Շրջակա միջավայրի պաշտպանության հիմնադրամի ավագ կլիմայի գիտնականը։
Արտանետումները առաջանում են քայքայվող բուսականությունից և այլ օրգանական նյութերից, որոնք քայքայվում և արտանետում են մեթան, երբ տարածքը ջրհեղեղի է ենթարկվում՝ ստեղծելով ջրամբար։ «Սովորաբար այդ մեթանը վերածվում է ածխաթթու գազի, բայց դրա համար թթվածին է անհրաժեշտ։ Եվ եթե ջուրը շատ, շատ տաք է, ապա ստորին շերտերը սպառում են թթվածինը», - ասաց Օկկոն, նկատի ունենալով, որ մեթանը այնուհետև արտանետվում է մթնոլորտ։
Երբ խոսքը վերաբերում է աշխարհի տաքացմանը, մեթանը արտանետումից հետո առաջին 20 տարիների ընթացքում ավելի քան 80 անգամ ավելի հզոր է, քան CO2-ը: Մինչ այժմ հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ աշխարհի ավելի տաք մասերը, ինչպիսիք են Հնդկաստանը և Աֆրիկան, հակված են ունենալ ավելի շատ աղտոտող կայաններ, մինչդեռ Օկկոն ասում է, որ Չինաստանի և ԱՄՆ-ի ջրամբարները հատուկ մտահոգության առարկա չեն: Սակայն Օկկոն ասում է, որ անհրաժեշտ է ունենալ արտանետումները չափելու ավելի հուսալի միջոց:
«Եվ այդ դեպքում դուք կարող եք ունենալ բոլոր տեսակի խթաններ այն կրճատելու համար, կամ տարբեր մարմինների կողմից կանոնակարգեր՝ համոզվելու համար, որ դուք չափազանց շատ չեք արտանետում», - ասաց Օկկոն:
Հիդրոէներգիայի մեկ այլ լուրջ խնդիր է կլիմայական պայմաններով պայմանավորված երաշտը: Մակերեսային ջրամբարները արտադրում են ավելի քիչ էներգիա, և դա հատկապես մտահոգիչ է Ամերիկայի Արևմուտքում, որտեղ վերջին 1200 տարվա ընթացքում գրանցվել է ամենաչորային 22-ամյա ժամանակահատվածը:
Քանի որ այնպիսի ջրամբարներ, ինչպիսիք են Գլեն Քանյոն ամբարտակը սնուցող Փաուել լիճը և Հուվեր ամբարտակը սնուցող Միդ լիճը, արտադրում են ավելի քիչ էլեկտրաէներգիա, բրածո վառելիքները լրացնում են այդ բացը: Մի ուսումնասիրություն ցույց է տվել, որ 2001-2015 թվականներին արևմուտքի 11 նահանգներում արտանետվել է լրացուցիչ 100 միլիոն տոննա ածխաթթու գազ՝ երաշտի պատճառով հիդրոէլեկտրակայաններից հրաժարվելու պատճառով: Կալիֆոռնիայի համար հատկապես դժվարին ժամանակահատվածում՝ 2012-2016 թվականներին, մեկ այլ ուսումնասիրություն գնահատել է, որ հիդրոէլեկտրակայանների արտադրության կորուստը նահանգին արժեցել է 2.45 միլիարդ դոլար:
Պատմության մեջ առաջին անգամ Միդ լճում հայտարարվել է ջրի պակաս, ինչը հանգեցրել է ջրի բաշխման կրճատումների Արիզոնայում, Նևադայում և Մեքսիկայում: Ջրի մակարդակը, որը ներկայումս գտնվում է 1047 ոտնաչափի վրա, կանխատեսվում է, որ ավելի կիջնի, քանի որ Վերականգնման բյուրոն աննախադեպ քայլ է ձեռնարկել՝ զսպելով Միդ լճի վերին հոսանքում գտնվող Փաուել լճի ջուրը, որպեսզի Գլեն Կանյոն ամբարտակը կարողանա շարունակել էլեկտրաէներգիա արտադրել: Եթե Միդ լիճը իջնի 950 ոտնաչափից ցածր, այն այլևս էլեկտրաէներգիա չի արտադրի:

Հիդրոէլեկտրակայանների ապագան
Գոյություն ունեցող հիդրոէլեկտրակայանների ենթակառուցվածքների արդիականացումը կարող է բարձրացնել արդյունավետությունը և փոխհատուցել երաշտի հետ կապված որոշ կորուստներ, ինչպես նաև ապահովել, որ էլեկտրակայանները կարողանան գործել առաջիկա տասնամյակների ընթացքում։
Մինչև 2030 թվականը ամբողջ աշխարհում հին կայանների արդիականացման վրա կծախսվի 127 միլիարդ դոլար։ Դա կազմում է հիդրոէլեկտրակայաններում համաշխարհային ներդրումների գրեթե մեկ քառորդը և Եվրոպայում ու Հյուսիսային Ամերիկայում ներդրումների գրեթե 90%-ը։
Հուվերի ամբարտակում դա նշանակում էր որոշ տուրբիններ վերանորոգել՝ ավելի ցածր բարձրություններում ավելի արդյունավետ աշխատելու համար, տեղադրել ավելի բարակ դարպասներ, որոնք կարգավորում են ջրի հոսքը դեպի տուրբիններ և սեղմված օդ են ներարկում տուրբինների մեջ՝ արդյունավետությունը բարձրացնելու համար։
Սակայն աշխարհի այլ մասերում ներդրումների մեծ մասն ուղղվում է նոր էլեկտրակայանների կառուցմանը։ Ասիայում և Աֆրիկայում պետական ​​խոշոր նախագծերը, կանխատեսումների համաձայն, մինչև 2030 թվականը կկազմեն նոր հիդրոէլեկտրակայանների հզորության ավելի քան 75%-ը։ Սակայն ոմանք մտահոգված են նման նախագծերի շրջակա միջավայրի վրա ունեցած ազդեցությամբ։
«Իմ համեստ կարծիքով, դրանք գերկառուցված են։ Դրանք կառուցված են հսկայական հզորությամբ, որը անհրաժեշտ չէ», - ասաց Շենոն Էյմսը, Ցածր ազդեցության հիդրոէլեկտրակայանների ինստիտուտի գործադիր տնօրենը, - «Դրանք կարող են կառուցվել գետի հոսանքով և պարզապես կարող են այլ կերպ նախագծվել»։
Գետային հոսանքի վրա հիմնված կառույցները ջրամբար չունեն և, հետևաբար, ավելի քիչ ազդեցություն ունեն շրջակա միջավայրի վրա, սակայն դրանք չեն կարող պահանջարկի դեպքում էներգիա արտադրել, քանի որ արտադրությունը կախված է սեզոնային հոսքերից: Ակնկալվում է, որ գետի հոսանքի վրա հիմնված հիդրոէլեկտրակայանները կկազմեն այս տասնամյակում ընդհանուր հզորությունների ավելացման մոտ 13%-ը, մինչդեռ ավանդական հիդրոէլեկտրակայանները կկազմեն 56%-ը, իսկ պոմպային հիդրոէլեկտրակայանները՝ 29%-ը:
Սակայն ընդհանուր առմամբ, հիդրոէլեկտրաէներգիայի աճը դանդաղում է և մինչև 2030 թվականը նախատեսվում է կրճատել մոտ 23%-ով։ Այս միտման շրջադարձը մեծապես կախված կլինի կարգավորող և թույլտվությունների գործընթացների արդյունավետությունից, ինչպես նաև կայունության բարձր չափանիշների և արտանետումների չափման ծրագրերի սահմանումից՝ համայնքի ընդունումն ապահովելու համար։ Ավելի կարճ զարգացման ժամանակացույցը կօգնի կառուցապատողներին ձեռք բերել էլեկտրաէներգիայի գնման պայմանագրեր, այդպիսով խթանելով ներդրումները, քանի որ եկամուտը երաշխավորված կլինի։
«Այն երբեմն այնքան գրավիչ տեսք չունի, որքան արևային և քամու էներգիան, մասամբ այն պատճառով, որ կառույցների հորիզոնը տարբեր է։ Օրինակ, քամու և արևային էլեկտրակայանը սովորաբար դիտարկվում է որպես 20-ամյա նախագիծ», - ասաց Էյմսը, - «Մյուս կողմից, հիդրոէներգիան լիցենզավորված է և գործում է 50 տարի։ Եվ դրանցից շատերը գործում են 100 տարի… Բայց մեր կապիտալի շուկաները պարտադիր չէ, որ գնահատեն նման ավելի երկար եկամտաբերությունը»։

Վուլֆն ասում է, որ հիդրոէլեկտրակայանների և պոմպային կուտակիչների զարգացման համար ճիշտ խթաններ գտնելը և դրանց կայուն եղանակով իրականացումն ապահովելը կարևորագույն նշանակություն է ունենալու աշխարհը բրածո վառելիքից հրաժարվելու համար։
«Մենք չենք ստանում այնպիսի վերնագրեր, ինչպիսիք ստանում են որոշ այլ տեխնոլոգիաներ։ Բայց կարծում եմ՝ մարդիկ ավելի ու ավելի են գիտակցում, որ առանց հիդրոէլեկտրակայանի հնարավոր չէ ունենալ հուսալի ցանց»։