Tenaga hidro setakat ini adalah yang boleh diperbaharui terbesar di seluruh dunia, menghasilkan lebih dua kali lebih banyak tenaga daripada angin, dan lebih empat kali lebih banyak daripada solar. Dan mengepam air ke atas bukit, aka "kuasa hidro simpanan yang dipam", merangkumi lebih daripada 90% daripada jumlah kapasiti penyimpanan tenaga dunia.
Tetapi di sebalik kesan besar kuasa hidro, kami tidak banyak mendengar tentangnya di AS Walaupun beberapa dekad yang lalu telah menyaksikan angin dan solar menjunam dalam harga dan meroket dalam ketersediaan, penjanaan kuasa hidro domestik kekal stabil, kerana negara telah membina loji kuasa hidro di lokasi yang paling ideal dari segi geografi.
Di peringkat antarabangsa, ia adalah cerita yang berbeza. China telah memacu perkembangan ekonominya dengan membina beribu-ribu empangan hidroelektrik baharu yang selalunya besar-besaran sejak beberapa dekad yang lalu. Afrika, India dan negara lain di Asia dan Pasifik bersedia untuk melakukan perkara yang sama.
Tetapi pengembangan tanpa pengawasan alam sekitar yang ketat boleh membawa kepada masalah, kerana empangan dan takungan mengganggu ekosistem sungai dan habitat sekitarnya, dan kajian terbaru menunjukkan bahawa takungan boleh mengeluarkan lebih banyak karbon dioksida dan metana daripada yang difahami sebelum ini. Selain itu, kemarau yang didorong oleh iklim menjadikan hidro sumber tenaga yang kurang dipercayai, kerana empangan di Amerika Barat telah kehilangan sejumlah besar kapasiti penjanaan elektriknya.
"Dalam satu tahun biasa, Empangan Hoover akan menjana kira-kira 4.5 bilion kilowatt jam tenaga," kata Mark Cook, Pengurus Empangan Hoover yang ikonik. "Dengan tasik seperti sekarang, ia lebih seperti 3.5 bilion kilowatt jam."
Namun pakar mengatakan bahawa hidro mempunyai peranan yang besar untuk dimainkan dalam 100% masa depan yang boleh diperbaharui, jadi belajar bagaimana untuk mengurangkan cabaran ini adalah satu kemestian.
Kuasa hidro domestik
Pada 2021, kuasa hidro menyumbang kira-kira 6% daripada penjanaan elektrik skala utiliti di AS dan 32% daripada penjanaan elektrik boleh diperbaharui. Di dalam negeri, ia adalah yang terbesar boleh diperbaharui sehingga 2019, apabila ia diatasi oleh angin.
AS dijangka tidak akan melihat banyak pertumbuhan kuasa hidro dalam dekad yang akan datang, sebahagiannya disebabkan oleh proses pelesenan dan kebenaran yang membebankan.
"Ia menelan belanja berpuluh-puluh juta dolar dan usaha bertahun-tahun untuk melalui proses pelesenan. Dan untuk beberapa kemudahan ini, terutamanya beberapa kemudahan yang lebih kecil, mereka tidak mempunyai wang itu atau masa itu," kata Malcolm Woolf, Presiden dan Ketua Pegawai Eksekutif Persatuan Tenaga Hidro Kebangsaan. Beliau menganggarkan terdapat berpuluh-puluh agensi berbeza yang terlibat dalam pelesenan atau pelesenan semula satu kemudahan tenaga hidro. Proses itu, katanya, mengambil masa lebih lama daripada melesenkan loji nuklear.
Oleh kerana purata loji hidroelektrik di AS berusia lebih 60 tahun, banyak yang perlu dilesenkan semula tidak lama lagi.
"Jadi, kami mungkin berdepan dengan penyerahan lesen, yang merupakan ironis sama seperti kami cuba meningkatkan jumlah penjanaan bebas karbon yang fleksibel yang kami ada di negara ini," kata Woolf.
Tetapi Jabatan Tenaga berkata terdapat potensi untuk pertumbuhan domestik, melalui peningkatan kepada loji lama dan menambah kuasa kepada empangan sedia ada.
"Kami mempunyai 90,000 empangan di negara ini, kebanyakannya dibina untuk mengawal banjir, untuk pengairan, untuk simpanan air, untuk rekreasi. Hanya 3% daripada empangan itu sebenarnya digunakan untuk menjana kuasa," kata Woolf.
Pertumbuhan dalam sektor ini juga bergantung pada memperluaskan kuasa hidro simpanan yang dipam, yang semakin menarik sebagai cara untuk "mengukuhkan" tenaga boleh diperbaharui, menyimpan tenaga berlebihan untuk digunakan apabila matahari tidak bersinar dan angin tidak bertiup.
Apabila kemudahan penyimpanan yang dipam menjana kuasa, ia beroperasi seperti loji hidro biasa: Air mengalir dari takungan atas ke bawah, memutar turbin penjana elektrik di sepanjang jalan. Perbezaannya ialah kemudahan penyimpanan yang dipam boleh mengecas semula, menggunakan kuasa dari grid untuk mengepam air dari bawah sehingga ke takungan yang lebih tinggi, dengan itu menyimpan tenaga berpotensi yang boleh dilepaskan apabila diperlukan.
Walaupun storan dipam mempunyai kira-kira 22 gigawatt kapasiti penjanaan elektrik hari ini, terdapat lebih 60 gigawatt projek yang dicadangkan dalam perancangan pembangunan. Itu yang kedua selepas China.
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, permohonan permit dan pelesenan untuk sistem storan yang dipam telah meningkat dengan ketara, dan teknologi baharu sedang dipertimbangkan. Ini termasuk kemudahan "gelung tertutup", di mana takungan tidak disambungkan ke sumber air luar, atau kemudahan yang lebih kecil yang menggunakan tangki dan bukannya takungan. Kedua-dua kaedah mungkin kurang mengganggu persekitaran sekeliling.
Pelepasan dan kemarau
Membendung sungai atau mencipta takungan baharu boleh menghalang penghijrahan ikan dan merosakkan ekosistem dan habitat sekeliling. Empangan dan takungan malah telah menyebabkan berpuluh juta orang berpindah sepanjang sejarah, biasanya masyarakat asli atau luar bandar.
Kemudaratan ini diakui secara meluas. Tetapi cabaran baru - pelepasan dari takungan - kini mendapat perhatian yang lebih tinggi.
″Apa yang orang tidak sedar ialah takungan ini sebenarnya mengeluarkan banyak karbon dioksida dan metana ke atmosfera, kedua-duanya adalah gas rumah hijau yang kuat,” kata Ilissa Ocko, Saintis Iklim Kanan di Dana Pertahanan Alam Sekitar.
Pelepasan datang daripada tumbuh-tumbuhan yang mereput dan bahan organik lain, yang memecahkan dan membebaskan metana apabila kawasan ditenggelami air untuk mencipta takungan. "Biasanya metana itu kemudian bertukar menjadi karbon dioksida, tetapi anda memerlukan oksigen untuk melakukan itu. Dan jika air itu benar-benar hangat, maka lapisan bawahnya kehabisan oksigen," kata Ocko, bermakna metana kemudiannya dilepaskan ke atmosfera.
Apabila ia datang untuk memanaskan dunia, metana adalah lebih 80 kali lebih kuat daripada CO2 untuk 20 tahun pertama selepas dikeluarkan. Setakat ini, penyelidikan menunjukkan bahawa bahagian dunia yang lebih panas, seperti India dan Afrika, cenderung mempunyai lebih banyak loji yang mencemarkan, manakala Ocko mengatakan bahawa takungan di China dan AS tidak menjadi kebimbangan khusus. Tetapi Ocko berkata perlu ada cara yang lebih teguh untuk mengukur pelepasan.
"Dan kemudian anda boleh mempunyai pelbagai insentif untuk mengurangkannya, atau peraturan oleh pihak berkuasa yang berbeza untuk memastikan anda tidak mengeluarkan terlalu banyak," kata Ocko.
Satu lagi masalah utama untuk kuasa hidro ialah kemarau yang didorong oleh iklim. Takungan cetek menghasilkan kuasa yang kurang, dan itu menjadi kebimbangan khusus di Amerika Barat, yang telah menyaksikan tempoh 22 tahun paling kering dalam tempoh 1,200 tahun yang lalu.
Memandangkan takungan seperti Lake Powell, yang memberi makan kepada Empangan Glen Canyon, dan Lake Mead, yang memberi makan kepada Empangan Hoover, menghasilkan kurang tenaga elektrik, bahan api fosil semakin berkurangan. Satu kajian mendapati bahawa dari 2001-2015, tambahan 100 juta tan karbon dioksida telah dikeluarkan di 11 negeri di barat kerana peralihan yang disebabkan oleh kemarau daripada kuasa hidro. Semasa tampung yang sangat sukar untuk California antara 2012-2016, satu lagi kajian menganggarkan bahawa kehilangan penjanaan kuasa hidro menelan belanja negara $2.45 bilion.
Buat pertama kali dalam sejarah, kekurangan air telah diisytiharkan di Tasik Mead, mencetuskan pemotongan peruntukan air di Arizona, Nevada dan Mexico. Paras air, kini pada 1,047 kaki, dijangka menurun lagi, kerana Biro Penambakan telah mengambil langkah yang belum pernah berlaku sebelum ini untuk menahan air di Tasik Powell, yang terletak di hulu Tasik Mead, supaya Empangan Glen Canyon boleh terus menghasilkan kuasa. Jika Lake Mead jatuh di bawah 950 kaki, ia tidak akan menjana kuasa lagi.
Masa depan kuasa hidro
Memodenkan infrastruktur kuasa hidro sedia ada boleh meningkatkan kecekapan dan memulihkan beberapa kerugian berkaitan kemarau, serta memastikan loji dapat beroperasi untuk beberapa dekad yang akan datang.
Antara sekarang dan 2030, $127 bilion akan dibelanjakan untuk memodenkan loji lama di seluruh dunia. Itu menyumbang hampir satu perempat daripada jumlah pelaburan tenaga hidro global, dan hampir 90% daripada pelaburan di Eropah dan Amerika Utara.
Di Empangan Hoover, ini bermakna memasang semula beberapa turbin mereka untuk beroperasi dengan lebih cekap pada ketinggian yang lebih rendah, memasang pintu wiket yang lebih nipis, yang mengawal aliran air ke dalam turbin dan menyuntik udara termampat ke dalam turbin untuk meningkatkan kecekapan.
Tetapi di bahagian lain di dunia, majoriti pelaburan menuju ke kilang baharu. Projek besar milik kerajaan di Asia dan Afrika dijangka mencakupi lebih 75% kapasiti kuasa hidro baharu menjelang 2030. Tetapi sesetengah pihak bimbang tentang kesan projek tersebut terhadap alam sekitar.
"Pada pendapat saya yang sederhana, ia telah dibina terlebih dahulu. Ia dibina dengan kapasiti besar yang tidak diperlukan," Shannon Ames, Pengarah Eksekutif Institut Tenaga Hidro Berimpak Rendah berkata, "Ia boleh dilakukan sebagai aliran sungai dan ia hanya boleh direka bentuk secara berbeza."
Kemudahan larian sungai tidak termasuk takungan, dan oleh itu mempunyai kurang kesan terhadap alam sekitar, tetapi ia tidak boleh menjana tenaga atas permintaan, kerana pengeluaran bergantung pada aliran bermusim. Kuasa hidro larian sungai dijangka menyumbang kira-kira 13% daripada jumlah penambahan kapasiti dekad ini, manakala kuasa hidro tradisional akan membentuk 56% dan hidro pam 29%.
Tetapi secara keseluruhan, pertumbuhan kuasa hidro semakin perlahan, dan dijangka menguncup kira-kira 23% hingga 2030.. Membalikkan arah aliran ini sebahagian besarnya akan bergantung pada memperkemas proses kawal selia dan membenarkan, dan menetapkan standard kemampanan yang tinggi dan program pengukur pelepasan untuk memastikan penerimaan masyarakat. Garis masa pembangunan yang lebih pendek akan membantu pemaju mendapatkan perjanjian pembelian kuasa, dengan itu memberi insentif kepada pelaburan kerana pulangan akan dijamin.
"Sebahagian daripada sebab ia kadang-kadang kelihatan tidak menarik seperti solar dan angin adalah kerana ufuk untuk kemudahan adalah berbeza. Contohnya, loji angin dan solar biasanya dilihat sebagai projek 20 tahun," kata Ames, "Sebaliknya, kuasa hidro dilesenkan dan beroperasi selama 50 tahun. Dan kebanyakannya telah beroperasi selama 100 tahun… Tetapi tidak menghargai pasaran modal kami yang lebih lama seperti itu."
Mencari insentif yang sesuai untuk pembangunan storan kuasa hidro dan dipam, dan memastikan ia dilakukan dengan cara yang mampan, adalah penting untuk menyapih dunia daripada bahan api fosil, kata Woolf.
"Kami tidak mendapat tajuk berita seperti yang diterima oleh beberapa teknologi lain. Tetapi saya fikir orang ramai semakin menyedari bahawa anda tidak boleh mempunyai grid yang boleh dipercayai tanpa kuasa hidro."
Masa siaran: Jul-14-2022
