Hidroenergija yra neabejotinai didžiausia atsinaujinančios energijos rūšis pasaulyje, pagaminanti daugiau nei dvigubai daugiau energijos nei vėjo energija ir daugiau nei keturis kartus daugiau nei saulės energija. O vandens pumpavimas į kalną, dar vadinamas „hidroakumuliacine energija“, sudaro gerokai daugiau nei 90 % visų pasaulio energijos kaupimo pajėgumų.
Nepaisant milžiniško hidroenergijos poveikio, JAV apie ją daug girdime. Nors per pastaruosius kelis dešimtmečius vėjo ir saulės energijos kainos smarkiai krito, o prieinamumas sparčiai augo, vietinė hidroenergijos gamyba išliko gana stabili, nes šalis jau pastatė hidroelektrines geografiškai idealiausiose vietose.
Tarptautiniu mastu situacija kitokia. Kinija per pastaruosius kelis dešimtmečius skatino savo ekonomikos plėtrą statydama tūkstančius naujų, dažnai didžiulių, hidroelektrinių užtvankų. Afrika, Indija ir kitos Azijos bei Ramiojo vandenyno šalys ketina padaryti tą patį.
Tačiau plėtra be griežtos aplinkosaugos priežiūros gali sukelti problemų, nes užtvankos ir rezervuarai sutrikdo upių ekosistemas ir aplinkines buveines, o naujausi tyrimai rodo, kad rezervuarai gali išskirti daugiau anglies dioksido ir metano nei manyta anksčiau. Be to, dėl klimato kaitos sukeltos sausros hidroelektrinės tampa mažiau patikimu energijos šaltiniu, nes užtvankos Amerikos vakaruose prarado didelę dalį savo elektros energijos gamybos pajėgumų.
„Įprastais metais Huverio užtvanka pagamins apie 4,5 milijardo kilovatvalandžių energijos“, – teigė legendinės Huverio užtvankos vadovas Markas Cookas. „Turint omenyje, kad ežeras yra toks, koks yra dabar, tai yra maždaug 3,5 milijardo kilovatvalandžių.“
Vis dėlto ekspertai teigia, kad hidroenergija vaidina svarbų vaidmenį 100 % atsinaujinančios energijos ateityje, todėl būtina išmokti sušvelninti šiuos iššūkius.
Vietinė hidroenergija
2021 m. hidroenergija sudarė apie 6 % JAV komunalinių įmonių pagaminamos elektros energijos ir 32 % atsinaujinančiosios elektros energijos. Vietos mastu ji buvo didžiausia atsinaujinančiosios energijos rūšis iki 2019 m., kai ją pranoko vėjo energija.
Nesitikima, kad JAV per ateinantį dešimtmetį daug augs hidroenergetika, iš dalies dėl sudėtingo licencijavimo ir leidimų išdavimo proceso.
„Licencijavimo procesas kainuoja dešimtis milijonų dolerių ir reikalauja metų pastangų. Kai kuriems iš šių objektų, ypač mažesniems, jie tiesiog neturi nei pinigų, nei laiko“, – sako Malcolmas Woolfas, Nacionalinės hidroenergetikos asociacijos prezidentas ir generalinis direktorius. Jis apskaičiavo, kad vieno hidroenergetikos įrenginio licencijavimo ar pakartotinio licencijavimo procese dalyvauja dešimtys skirtingų agentūrų. Pasak jo, šis procesas trunka ilgiau nei atominės elektrinės licencijavimas.
Kadangi vidutinė hidroelektrinė JAV yra senesnė nei 60 metų, daugeliui jų netrukus reikės iš naujo licencijuoti.
„Taigi, galime susidurti su daugybe licencijų atsisakymų, o tai ironiška, kai bandome padidinti lanksčios, anglies dioksido neišskiriančios energijos gamybos kiekį šioje šalyje“, – sakė Woolf.
Tačiau Energetikos departamentas teigia, kad yra potencialo vidaus augimui, atnaujinant senas elektrines ir įrengiant elektros energiją esamoms užtvankoms.
„Šioje šalyje turime 90 000 užtvankų, kurių dauguma buvo pastatytos potvynių kontrolei, drėkinimui, vandens kaupimui, poilsiui. Tik 3 % šių užtvankų iš tikrųjų naudojamos elektros energijai gaminti“, – sakė Woolf.
Sektoriaus augimas taip pat priklauso nuo hidroakumuliacinės elektrinės plėtros, kuri įgauna populiarumą kaip būdas „tvirtinti“ atsinaujinančius energijos šaltinius, kaupiant perteklinę energiją, kuri bus naudojama, kai nešviečia saulė ir nepučia vėjas.
Kai hidroakumuliacinė elektrinė gamina energiją, ji veikia kaip įprasta hidroelektrinė: vanduo teka iš viršutinio rezervuaro į apatinį, sukdamas elektros energiją generuojančią turbiną. Skirtumas tas, kad hidroakumuliacinė elektrinė gali pasikrauti, naudodama elektros tinklo energiją vandeniui pumpuoti iš apačios į aukštesnį rezervuarą, taip kaupdama potencialią energiją, kurią prireikus galima išlaisvinti.
Nors hidroakumuliacinės elektrinės šiuo metu gali pagaminti apie 22 gigavatus elektros energijos, plėtros etape yra siūlomų projektų, kurių bendra galia viršija 60 gigavatų. Tai antras pagal pajėgumą rodiklis po Kinijos.
Pastaraisiais metais gerokai padaugėjo leidimų ir licencijų paraiškų hidroakumuliacinėms sistemoms, todėl svarstomos naujos technologijos. Tai apima „uždarojo ciklo“ įrenginius, kuriuose nė vienas rezervuaras nėra prijungtas prie išorinio vandens šaltinio, arba mažesnius įrenginius, kuriuose vietoj rezervuarų naudojami rezervuarai. Abu metodai greičiausiai mažiau trikdytų aplinkinę aplinką.
Išmetamosios dujos ir sausra
Upių užtvenkimas arba naujų rezervuarų kūrimas gali trukdyti žuvų migracijai ir sunaikinti aplinkines ekosistemas bei buveines. Užtvankos ir rezervuarai per visą istoriją netgi privertė dešimtis milijonų žmonių, dažniausiai čiabuvių ar kaimo bendruomenes, palikti savo namus.
Ši žala yra plačiai pripažįstama. Tačiau dabar vis daugiau dėmesio sulaukia naujas iššūkis – teršalų išmetimas iš rezervuarų.
„Žmonės nesuvokia, kad šie rezervuarai į atmosferą išskiria daug anglies dioksido ir metano, kurie abu yra stiprios šiltnamio efektą sukeliančios dujos“, – teigė Ilissa Ocko, vyresnioji klimato mokslininkė Aplinkos apsaugos fonde.
Išmetamosios dujos išsiskiria dėl yrančios augmenijos ir kitų organinių medžiagų, kurios skyla ir išskiria metaną, kai teritorija užliejama, taip sukurdamos rezervuarą. „Paprastai tas metanas tada virsta anglies dioksidu, bet tam reikia deguonies. O jei vanduo yra labai, labai šiltas, apatiniuose sluoksniuose trūksta deguonies“, – sakė Ocko, turėdamas omenyje, kad metanas tada išsiskiria į atmosferą.
Kalbant apie pasaulio atšilimą, metanas pirmuosius 20 metų po jo išleidimo yra daugiau nei 80 kartų galingesnis už CO2. Iki šiol tyrimai rodo, kad karštesnėse pasaulio dalyse, tokiose kaip Indija ir Afrika, paprastai yra daugiau teršiančių jėgainių, o Ocko teigia, kad Kinijos ir JAV rezervuarai nekelia ypatingo susirūpinimo. Tačiau Ocko teigia, kad reikia patikimesnio išmetamųjų teršalų matavimo būdo.
„Ir tada galėtumėte taikyti įvairias paskatas, kad tai sumažintumėte, arba įvairių valdžios institucijų reglamentus, kad įsitikintumėte, jog neišmetate per daug teršalų“, – sakė Ocko.
Kita didelė hidroenergetikos problema yra klimato kaitos nulemta sausra. Sekliuose rezervuaruose pagaminama mažiau energijos, ir tai kelia ypatingą susirūpinimą Amerikos vakaruose, kur per pastaruosius 1200 metų buvo sausringiausias 22 metų laikotarpis.
Kadangi tokie rezervuarai kaip Pauelio ežeras, maitinantis Gleno kanjono užtvanką, ir Mido ežeras, maitinantis Huverio užtvanką, gamina mažiau elektros energijos, iškastinis kuras kompensuoja šią spragą. Vieno tyrimo duomenimis, nuo 2001 iki 2015 m. 11 vakarinių valstijų buvo išleista papildomai 100 milijonų tonų anglies dioksido dėl sausros sukelto hidroenergijos atsisakymo. Kitame tyrime apskaičiuota, kad ypač sunkiu laikotarpiu Kalifornijoje 2012–2016 m. prarasta hidroenergijos gamyba valstijai kainavo 2,45 mlrd. USD.
Pirmą kartą istorijoje Mido ežere paskelbtas vandens trūkumas, dėl kurio Arizonoje, Nevadoje ir Meksikoje buvo sumažintas vandens tiekimas. Šiuo metu vandens lygis, esantis 1047 pėdų (apie 347 m), turėtų dar labiau sumažėti, nes Melioracijos biuras ėmėsi precedento neturinčio žingsnio – sulaikė vandenį Pauelio ežere, esančiame prieš srovę nuo Mido ežero, kad Gleno kanjono užtvanka galėtų toliau gaminti energiją. Jei Mido ežero lygis nukris žemiau 950 pėdų (apie 283 m), jis nebegamins energijos.
Hidroenergetikos ateitis
Esamos hidroenergetikos infrastruktūros modernizavimas galėtų padidinti efektyvumą ir atgauti kai kuriuos su sausra susijusius nuostolius, taip pat užtikrinti, kad elektrinės galėtų veikti daugelį ateinančių dešimtmečių.
Nuo dabar iki 2030 m. visame pasaulyje senų elektrinių modernizavimui bus išleista 127 mlrd. JAV dolerių. Tai sudaro beveik ketvirtadalį visų pasaulinių investicijų į hidroenergetiką ir beveik 90 % investicijų Europoje ir Šiaurės Amerikoje.
Huverio užtvankoje tai reiškė kai kurių jų turbinų modernizavimą, kad jos veiktų efektyviau žemesniame aukštyje, plonesnių vartų, kurie kontroliuoja vandens srautą į turbinas, įrengimą ir suslėgto oro įpurškimą į turbinas, siekiant padidinti efektyvumą.
Tačiau kituose pasaulio regionuose didžioji dalis investicijų skiriama naujoms elektrinėms. Tikimasi, kad iki 2030 m. dideli, valstybiniai projektai Azijoje ir Afrikoje sudarys daugiau nei 75 % naujų hidroenergijos pajėgumų. Tačiau kai kurie nerimauja dėl tokių projektų poveikio aplinkai.
„Mano nuomone, jie per daug pastatyti. Jie pastatyti iki milžiniško pajėgumo, kuris nėra būtinas“, – sakė Shannon Ames, Mažo poveikio hidroenergetikos instituto vykdomoji direktorė. „Jie galėtų būti pastatyti upės srovei ir tiesiog kitaip suprojektuoti.“
Upių nuotėkio įrenginiai neturi rezervuaro, todėl daro mažesnį poveikį aplinkai, tačiau jie negali gaminti energijos pagal poreikį, nes gamyba priklauso nuo sezoninių srautų. Tikimasi, kad per šį dešimtmetį upių nuotėkio hidroenergija sudarys apie 13 % visų pajėgumų padidėjimo, tradicinė hidroenergija – 56 %, o hidroakumuliacinė – 29 %.
Tačiau apskritai hidroenergijos augimas lėtėja ir iki 2030 m. turėtų sumažėti apie 23 %. Šios tendencijos panaikinimas daugiausia priklausys nuo reguliavimo ir leidimų išdavimo procesų supaprastinimo, aukštų tvarumo standartų ir išmetamųjų teršalų matavimo programų nustatymo, siekiant užtikrinti bendruomenės pritarimą. Trumpesnis plėtros laikotarpis padėtų vystytojams gauti elektros energijos pirkimo sutartis, taip skatinant investicijas, nes grąža būtų garantuota.
„Viena iš priežasčių, kodėl kartais ji neatrodo tokia patraukli kaip saulės ir vėjo energija, yra ta, kad įrenginių perspektyvos skiriasi. Pavyzdžiui, vėjo ir saulės jėgainė paprastai laikoma 20 metų projektu“, – sakė Amesas. „Kita vertus, hidroenergija licencijuota ir veikia 50 metų. O daugelis jų veikia jau 100 metų... Tačiau mūsų kapitalo rinkos nebūtinai vertina tokią ilgesnę grąžą.“
Woolf teigia, kad norint atsikratyti iškastinio kuro, labai svarbu rasti tinkamas paskatas hidroenergetikos ir hidroakumuliacijos plėtrai bei užtikrinti, kad tai būtų daroma tvariai.
„Mes negauname tokių antraščių kaip kai kurios kitos technologijos. Tačiau manau, kad žmonės vis labiau supranta, jog be hidroenergijos neįmanoma turėti patikimo tinklo.“
Įrašo laikas: 2022 m. liepos 14 d.
