Hidroenerģija ir pasaulē lielākā atjaunojamā enerģija, kas saražo vairāk nekā divreiz vairāk enerģijas nekā vēja enerģija un vairāk nekā četras reizes vairāk nekā saules enerģija. Un ūdens sūknēšana kalnā, t. i., "hidroakumulācijas hidroenerģija", veido krietni vairāk nekā 90 % no pasaules kopējās enerģijas uzglabāšanas jaudas.
Taču, neskatoties uz hidroenerģijas milzīgo ietekmi, ASV par to daudz nedzird. Lai gan pēdējās desmitgadēs vēja un saules enerģijas cenas ir strauji kritušās un pieejamība ir strauji pieaugusi, vietējā hidroenerģijas ražošana ir saglabājusies relatīvi stabila, jo valsts jau ir uzbūvējusi hidroelektrostacijas ģeogrāfiski visideālākajās vietās.
Starptautiskā līmenī situācija ir citāda. Ķīna pēdējo desmitgažu laikā ir veicinājusi savu ekonomisko izaugsmi, uzbūvējot tūkstošiem jaunu, bieži vien milzīgu hidroelektrostaciju dambju. Āfrika, Indija un citas Āzijas un Klusā okeāna reģiona valstis gatavojas darīt to pašu.
Taču paplašināšanās bez stingras vides uzraudzības varētu radīt problēmas, jo dambji un rezervuāri izjauc upju ekosistēmas un apkārtējās dzīvotnes, un jaunākie pētījumi liecina, ka rezervuāri var emitēt vairāk oglekļa dioksīda un metāna nekā iepriekš tika uzskatīts. Turklāt klimata izraisītais sausums padara hidroenerģiju par mazāk uzticamu enerģijas avotu, jo dambji Amerikas rietumos ir zaudējuši ievērojamu daļu savas elektroenerģijas ražošanas jaudas.
“Tipiska gada laikā Hūvera dambis saražo aptuveni 4,5 miljardus kilovatstundu enerģijas,” sacīja ikoniskā Hūvera dambja pārvaldnieks Marks Kuks. “Ņemot vērā, ka ezers ir tāds, kāds tas ir tagad, tas drīzāk ir 3,5 miljardi kilovatstundu.”
Tomēr eksperti apgalvo, ka hidroenerģijai ir liela loma 100% atjaunojamās nākotnes nodrošināšanā, tāpēc ir obligāti jāiemācās mazināt šīs problēmas.
Vietējā hidroenerģija
2021. gadā hidroenerģija veidoja aptuveni 6% no ASV komunālo pakalpojumu mēroga elektroenerģijas ražošanas un 32% no atjaunojamās elektroenerģijas ražošanas. Vietējā mērogā tā bija lielākā atjaunojamā enerģija līdz 2019. gadam, kad to pārspēja vēja enerģija.
Nav paredzams, ka nākamajā desmitgadē ASV piedzīvos ievērojamu hidroenerģijas pieaugumu, daļēji sarežģītā licencēšanas un atļauju izsniegšanas procesa dēļ.
“Licencēšanas process izmaksā desmitiem miljonu dolāru un prasa daudzu gadu pūles. Un dažām no šīm iekārtām, īpaši mazākajām, vienkārši nav ne naudas, ne laika,” saka Malkolms Vulfs, Nacionālās Hidroenerģijas asociācijas prezidents un izpilddirektors. Viņš lēš, ka vienas hidroenerģijas iekārtas licencēšanā vai atkārtotā licencēšanā ir iesaistītas desmitiem dažādu aģentūru. Viņš teica, ka šis process aizņem ilgāku laiku nekā atomelektrostacijas licencēšana.
Tā kā vidējā hidroelektrostacija ASV ir vecāka par 60 gadiem, daudzām drīzumā būs nepieciešama atkārtota licence.
"Tātad mēs varētu saskarties ar virkni licenču atteikumu, kas ir ironiski tieši laikā, kad mēs cenšamies palielināt elastīgas, oglekļa nesaturošas enerģijas ražošanas apjomu šajā valstī," sacīja Vulfa.
Taču Enerģētikas departaments apgalvo, ka pastāv potenciāls iekšzemes izaugsmei, modernizējot vecās elektrostacijas un pievienojot enerģiju esošajiem aizsprostiem.
“Šajā valstī mums ir 90 000 dambju, no kuriem lielākā daļa tika uzcelti plūdu kontrolei, apūdeņošanai, ūdens uzglabāšanai, atpūtai. Tikai 3 % no šiem dambjiem faktiski tiek izmantoti enerģijas ražošanai,” sacīja Vulfa.
Izaugsme šajā nozarē ir atkarīga arī no hidroakumulācijas hidroenerģijas paplašināšanas, kas iegūst popularitāti kā veids, kā "nostiprināt" atjaunojamos energoresursus, uzkrājot lieko enerģiju izmantošanai laikā, kad nespīd saule un nepūš vējš.
Kad sūknēšanas uzglabāšanas iekārta ražo enerģiju, tā darbojas tāpat kā parasta hidroelektrostacija: ūdens plūst no augšējā rezervuāra uz apakšējo, pa ceļam griežot elektrību ģenerējošu turbīnu. Atšķirība ir tāda, ka sūknēšanas uzglabāšanas iekārta var uzlādēties, izmantojot elektrotīkla enerģiju, lai sūknētu ūdeni no apakšas uz augstāko rezervuāru, tādējādi uzkrājot potenciālo enerģiju, ko var atbrīvot, kad tas nepieciešams.
Lai gan sūknēšanas akumulācijas iekārtu elektroenerģijas ražošanas jauda šobrīd ir aptuveni 22 gigavati, izstrādes procesā ir ierosināto projektu apjomā vairāk nekā 60 gigavati. Tas ir otrajā vietā aiz Ķīnas.
Pēdējos gados atļauju un licenču pieteikumu skaits sūknēšanas uzglabāšanas sistēmām ir ievērojami pieaudzis, un tiek apsvērtas jaunas tehnoloģijas. Tās ietver "slēgtas cilpas" iekārtas, kurās neviens no rezervuāriem nav savienots ar ārēju ūdens avotu, vai mazākas iekārtas, kas rezervuāru vietā izmanto tvertnes. Abas metodes, visticamāk, mazāk traucētu apkārtējo vidi.
Emisijas un sausums
Upju aizsprostojumi vai jaunu ūdenskrātuvju izveide var kavēt zivju migrāciju un iznīcināt apkārtējās ekosistēmas un dzīvotnes. Dambji un ūdenskrātuves vēstures gaitā ir pat likušas pamest mājas desmitiem miljonu cilvēku, parasti pamatiedzīvotāju vai lauku kopienas.
Šie kaitējumi ir plaši atzīti. Taču tagad aizvien lielāku uzmanību pievērš jauna problēma — emisijas no rezervuāriem.
“Cilvēki neapzinās, ka šie rezervuāri atmosfērā faktiski izdala daudz oglekļa dioksīda un metāna, kas abas ir spēcīgas siltumnīcefekta gāzes,” sacīja Ilisa Ocko, Vides aizsardzības fonda vecākā klimata zinātniece.
Emisijas rodas no trūdošas veģetācijas un citām organiskām vielām, kas sadalās un atbrīvo metānu, kad teritorija tiek appludināta, veidojot rezervuāru. "Parasti šis metāns pēc tam pārvēršas oglekļa dioksīdā, bet, lai to izdarītu, ir nepieciešams skābeklis. Un, ja ūdens ir ļoti, ļoti silts, tad apakšējie slāņi ir izsmelti no skābekļa," sacīja Ocko, kas nozīmē, ka metāns pēc tam tiek izlaists atmosfērā.
Runājot par pasaules sasilšanu, metāns pirmajos 20 gados pēc tā izlaišanas ir vairāk nekā 80 reizes spēcīgāks nekā CO2. Līdz šim pētījumi liecina, ka karstākajās pasaules daļās, piemēram, Indijā un Āfrikā, parasti ir vairāk piesārņojošu rūpnīcu, savukārt Ocko saka, ka rezervuāri Ķīnā un ASV nerada īpašas bažas. Taču Ocko saka, ka ir nepieciešams stabilāks veids, kā izmērīt emisijas.
"Un tad jums varētu būt visādi stimuli to samazināt, vai dažādu iestāžu noteikumi, lai pārliecinātos, ka jūs neizdalat pārāk daudz," sacīja Ocko.
Vēl viena būtiska hidroenerģijas problēma ir klimata izraisīts sausums. Seklās ūdenskrātuvēs saražo mazāk enerģijas, un tas rada īpašas bažas Amerikas rietumos, kur pēdējo 1200 gadu laikā ir piedzīvots sausākais 22 gadu periods.
Tā kā tādi ūdenskrātuves kā Pauela ezers, kas apgādā Glena kanjona aizsprostu, un Mīda ezers, kas apgādā Hūvera aizsprostu, saražo mazāk elektroenerģijas, fosilais kurināmais kompensē šo trūkumu. Vienā pētījumā tika atklāts, ka no 2001. līdz 2015. gadam 11 rietumu štatos tika izvadīti vēl 100 miljoni tonnu oglekļa dioksīda sausuma izraisītās atteikšanās no hidroenerģijas. Īpaši grūtā periodā Kalifornijā no 2012. līdz 2016. gadam citā pētījumā tika lēsts, ka zaudētā hidroenerģijas ražošana štatam izmaksāja 2,45 miljardus dolāru.
Pirmo reizi vēsturē Mīda ezerā ir izsludināts ūdens trūkums, izraisot ūdens sadales samazinājumus Arizonā, Nevadas štatā un Meksikā. Paredzams, ka ūdens līmenis, kas pašlaik ir 1047 pēdas (347 m), turpinās pazemināties, jo Meliorācijas birojs ir spēris vēl nebijušu soli, aizturot ūdeni Pauela ezerā, kas atrodas augšpus Mīda ezera, lai Glena kanjona dambis varētu turpināt ražot enerģiju. Ja Mīda ezera līmenis nokritīsies zem 950 pēdām (283 m), tas vairs neražos enerģiju.
Hidroenerģijas nākotne
Esošās hidroenerģijas infrastruktūras modernizācija varētu palielināt efektivitāti un atgūt dažus ar sausumu saistītos zaudējumus, kā arī nodrošināt, ka elektrostacijas spēj darboties vēl daudzas desmitgades.
Laikā no šī brīža līdz 2030. gadam visā pasaulē veco elektrostaciju modernizēšanai tiks iztērēti 127 miljardi ASV dolāru. Tas veido gandrīz vienu ceturto daļu no kopējām pasaules investīcijām hidroenerģijā un gandrīz 90% no investīcijām Eiropā un Ziemeļamerikā.
Hūvera aizsprostā tas nozīmēja dažu turbīnu modernizēšanu, lai tās darbotos efektīvāk zemākā augstumā, plānāku vārtu uzstādīšanu, kas kontrolē ūdens plūsmu turbīnās, un saspiesta gaisa iesmidzināšanu turbīnās, lai palielinātu efektivitāti.
Taču citās pasaules daļās lielākā daļa investīciju tiek ieguldītas jaunās elektrostacijās. Paredzams, ka lieli, valstij piederoši projekti Āzijā un Āfrikā līdz 2030. gadam veidos vairāk nekā 75% no jaunās hidroenerģijas jaudas. Tomēr daži uztraucas par šādu projektu ietekmi uz vidi.
“Manuprāt, tie ir pārbūvēti. Tie ir uzbūvēti ar milzīgu jaudu, kas nav nepieciešama,” sacīja Šenona Eimsa, Zemās ietekmes hidroenerģijas institūta izpilddirektore. “Tos varētu uzbūvēt kā upes tecējumu, un tos varētu vienkārši projektēt citādi.”
Upes tecējuma iekārtām nav ūdenskrātuves, tāpēc tām ir mazāka ietekme uz vidi, taču tās nevar ražot enerģiju pēc pieprasījuma, jo jauda ir atkarīga no sezonālām plūsmām. Paredzams, ka upes tecējuma hidroenerģija šajā desmitgadē veidos aptuveni 13% no kopējās jaudas palielināšanas, savukārt tradicionālā hidroenerģija veidos 56% un sūknējamā hidroenerģija — 29%.
Taču kopumā hidroenerģijas izaugsme palēninās un līdz 2030. gadam, domājams, samazināsies par aptuveni 23 %. Šīs tendences maiņa lielā mērā būs atkarīga no regulatīvo un atļauju izsniegšanas procesu racionalizēšanas, kā arī augstu ilgtspējības standartu un emisiju mērīšanas programmu noteikšanas, lai nodrošinātu sabiedrības atbalstu. Īsāks attīstības grafiks palīdzētu attīstītājiem noslēgt elektroenerģijas pirkuma līgumus, tādējādi stimulējot ieguldījumus, jo atdeve tiktu garantēta.
“Viens no iemesliem, kāpēc tā dažreiz neizskatās tik pievilcīga kā saules un vēja enerģija, ir tāpēc, ka iekārtu attīstības perspektīvas ir atšķirīgas. Piemēram, vēja un saules enerģijas elektrostaciju parasti uzskata par 20 gadu projektu,” sacīja Eimss. “No otras puses, hidroenerģijas ražošanas iekārtas ir licencētas un darbojas 50 gadus. Un daudzas no tām darbojas jau 100 gadus... Taču mūsu kapitāla tirgi ne vienmēr novērtē tik ilgāku atdeves periodu.”
Vulfa saka, ka pareizo stimulu atrašana hidroenerģijas un sūknēšanas uzglabāšanas attīstībai un tās ilgtspējīgas īstenošanas nodrošināšana būs izšķiroša, lai pasauli atradinātu no fosilā kurināmā.
"Mēs nesaņemam tādus virsrakstus kā dažas citas tehnoloģijas. Bet es domāju, ka cilvēki arvien vairāk apzinās, ka bez hidroenerģijas nav iespējams izveidot uzticamu elektrotīklu."
Publicēšanas laiks: 2022. gada 14. jūlijs
