Kuasa hidro setakat ini merupakan tenaga boleh diperbaharui terbesar di seluruh dunia, menghasilkan tenaga dua kali ganda lebih banyak daripada tenaga angin, dan empat kali ganda lebih banyak daripada tenaga solar. Dan mengepam air ke atas bukit, juga dikenali sebagai "kuasa hidro simpanan dipam", merangkumi lebih 90% daripada jumlah kapasiti simpanan tenaga dunia.
Namun, meskipun impak kuasa hidro yang sangat besar, kita tidak banyak mendengarnya di AS. Walaupun beberapa dekad yang lalu telah menyaksikan harga angin dan solar menjunam dan ketersediaannya melonjak naik, penjanaan kuasa hidro domestik kekal agak stabil, memandangkan negara ini telah pun membina loji kuasa hidro di lokasi yang paling ideal dari segi geografi.
Di peringkat antarabangsa, ceritanya berbeza. China telah memacu pengembangan ekonominya dengan membina beribu-ribu empangan hidroelektrik baharu, selalunya besar-besaran, sejak beberapa dekad yang lalu. Afrika, India dan negara-negara lain di Asia dan Pasifik juga dijangka melakukan perkara yang sama.
Tetapi pengembangan tanpa pengawasan alam sekitar yang ketat boleh menyebabkan 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. Tambahan pula, kemarau yang didorong oleh iklim menjadikan hidro sebagai sumber tenaga yang kurang andal, kerana empangan di Barat Amerika telah kehilangan sejumlah besar kapasiti penjanaan elektriknya.
“Dalam setahun yang biasa, Empangan Hoover akan menjana kira-kira 4.5 bilion kilowatt jam tenaga,” kata Mark Cook, Pengurus Empangan Hoover yang ikonik. “Dengan keadaan tasik sekarang, ia lebih seperti 3.5 bilion kilowatt jam.”
Namun pakar mengatakan bahawa hidro memainkan peranan besar dalam masa depan yang 100% boleh diperbaharui, jadi mempelajari cara mengurangkan cabaran ini adalah satu kemestian.
Kuasa hidro domestik
Pada tahun 2021, kuasa hidro menyumbang kira-kira 6% daripada penjanaan elektrik berskala utiliti di AS dan 32% daripada penjanaan elektrik boleh diperbaharui. Di dalam negara, ia merupakan tenaga boleh diperbaharui terbesar sehingga 2019, apabila ia diatasi oleh angin.
Amerika Syarikat dijangka tidak akan menyaksikan banyak pertumbuhan kuasa hidro dalam dekad yang akan datang, sebahagiannya disebabkan oleh proses pelesenan dan permit yang membebankan.
“Ia memerlukan puluhan juta dolar dan usaha bertahun-tahun untuk melalui proses pelesenan. Dan bagi sesetengah kemudahan ini, terutamanya beberapa kemudahan yang lebih kecil, mereka tidak mempunyai wang atau masa itu,” kata Malcolm Woolf, Presiden dan Ketua Pegawai Eksekutif Persatuan Kuasa Hidro Kebangsaan. Beliau menganggarkan terdapat berpuluh-puluh agensi berbeza yang terlibat dalam pelesenan atau pelesenan semula sesebuah kemudahan kuasa hidro tunggal. Proses itu, katanya, mengambil masa yang 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 kita mungkin menghadapi banyak penyerahan lesen, yang ironis ketika kita cuba meningkatkan jumlah penjanaan fleksibel dan bebas karbon yang kita ada di negara ini," kata Woolf.
Tetapi Jabatan Tenaga mengatakan terdapat potensi untuk pertumbuhan domestik, melalui penaiktarafan loji lama dan menambah kuasa kepada empangan sedia ada.
"Kita mempunyai 90,000 empangan di negara ini, yang kebanyakannya dibina untuk kawalan banjir, pengairan, penyimpanan air, dan rekreasi. Hanya 3% daripada empangan tersebut sebenarnya digunakan untuk menjana kuasa," kata Woolf.
Pertumbuhan dalam sektor ini juga bergantung pada pengembangan kuasa hidro penyimpanan yang dipam, yang semakin mendapat daya tarikan 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 takungan bawah, memutarkan turbin penjana elektrik di sepanjang jalan. Perbezaannya ialah kemudahan penyimpanan yang dipam boleh dicas semula, menggunakan kuasa dari grid untuk mengepam air dari bawah ke takungan yang lebih tinggi, sekali gus menyimpan tenaga berpotensi yang boleh dibebaskan apabila diperlukan.
Walaupun storan yang dipam mempunyai kapasiti penjanaan elektrik kira-kira 22 gigawatt hari ini, terdapat lebih 60 gigawatt projek yang dicadangkan dalam perancangan pembangunan. Ini kedua selepas China.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, permohonan permit dan pelesenan untuk sistem penyimpanan yang dipam telah meningkat dengan ketara, dan teknologi baharu sedang dipertimbangkan. Ini termasuk kemudahan "gelung tertutup", di mana kedua-dua takungan tidak disambungkan ke sumber air luar, atau kemudahan yang lebih kecil yang menggunakan tangki dan bukannya takungan. Kedua-dua kaedah tersebut berkemungkinan kurang mengganggu persekitaran sekitar.
Pelepasan dan kemarau
Membendung sungai atau mewujudkan takungan baharu boleh menghalang penghijrahan ikan dan merosakkan ekosistem dan habitat di sekelilingnya. Empangan dan takungan juga telah menyebabkan puluhan juta orang kehilangan tempat tinggal sepanjang sejarah, biasanya masyarakat peribumi atau luar bandar.
Kemudaratan ini diakui secara meluas. Tetapi cabaran baharu — pelepasan daripada takungan — kini semakin mendapat perhatian.
"Apa yang orang ramai tidak sedari ialah takungan ini sebenarnya mengeluarkan banyak karbon dioksida dan metana ke atmosfera, kedua-duanya merupakan gas rumah hijau yang kuat," kata Ilissa Ocko, Saintis Iklim Kanan di Dana Pertahanan Alam Sekitar.
Pelepasan tersebut datang daripada penguraian tumbuh-tumbuhan dan bahan organik lain, yang terurai dan melepaskan metana apabila sesebuah kawasan dibanjiri untuk mewujudkan takungan. “Biasanya metana itu kemudiannya bertukar menjadi karbon dioksida, tetapi anda memerlukan oksigen untuk berbuat demikian. Dan jika air benar-benar panas, maka lapisan bawah akan kekurangan oksigen,” kata Ocko, yang bermaksud metana kemudiannya dilepaskan ke atmosfera.
Apabila melibatkan pemanasan dunia, metana adalah lebih 80 kali lebih kuat daripada CO2 untuk 20 tahun pertama selepas ia dibebaskan. Setakat ini, kajian menunjukkan bahawa bahagian dunia yang lebih panas, seperti India dan Afrika, cenderung mempunyai lebih banyak loji pencemar, manakala Ocko mengatakan bahawa takungan di China dan AS tidak menjadi perhatian khusus. Tetapi Ocko mengatakan perlu ada cara yang lebih mantap untuk mengukur pelepasan.
"Dan kemudian anda boleh mendapatkan pelbagai insentif untuk mengurangkannya, atau peraturan oleh pihak berkuasa yang berbeza untuk memastikan anda tidak mengeluarkan terlalu banyak," kata Ocko.
Satu lagi masalah utama bagi kuasa hidro ialah kemarau yang didorong oleh iklim. Takungan cetek menghasilkan kuasa yang lebih sedikit, dan itu amat membimbangkan di Barat Amerika, yang telah menyaksikan tempoh 22 tahun paling kering dalam 1,200 tahun yang lalu.
Memandangkan takungan seperti Tasik Powell, yang membekalkan Empangan Glen Canyon, dan Tasik Mead, yang membekalkan Empangan Hoover, menghasilkan kurang elektrik, bahan api fosil semakin berkurangan. Satu kajian mendapati bahawa dari tahun 2001-2015, tambahan 100 juta tan karbon dioksida telah dibebaskan di 11 negeri di barat kerana peralihan daripada kuasa hidro yang disebabkan oleh kemarau. Semasa tempoh yang sangat sukar untuk California antara 2012-2016, satu lagi kajian menganggarkan bahawa kehilangan penjanaan kuasa hidro telah menyebabkan negeri ini kerugian sebanyak $2.45 bilion.
Buat pertama kalinya dalam sejarah, kekurangan air telah diisytiharkan di Tasik Mead, mencetuskan pemotongan peruntukan air di Arizona, Nevada dan Mexico. Paras air, yang kini berada pada 1,047 kaki, dijangka akan terus menurun, memandangkan Biro Penambakan telah mengambil langkah yang belum pernah terjadi sebelumnya dengan menahan air di Tasik Powell, yang terletak di hulu Tasik Mead, supaya Empangan Glen Canyon dapat terus menjana kuasa. Jika Tasik Mead jatuh di bawah 950 kaki, ia tidak akan lagi menjana kuasa.
Masa depan kuasa hidro
Memodenkan infrastruktur kuasa hidro sedia ada boleh meningkatkan kecekapan dan menampung beberapa kerugian berkaitan kemarau, serta memastikan loji-loji tersebut dapat beroperasi untuk beberapa dekad akan datang.
Antara sekarang dan 2030, $127 bilion akan dibelanjakan untuk memodenkan loji-loji lama di seluruh dunia. Ini menyumbang hampir satu perempat daripada jumlah pelaburan kuasa hidro global, dan hampir 90% pelaburan di Eropah dan Amerika Utara.
Di Empangan Hoover, itu bermakna mengubah suai 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 dunia, sebahagian besar pelaburan disalurkan ke arah loji baharu. Projek besar milik kerajaan di Asia dan Afrika dijangka menyumbang lebih 75% daripada kapasiti kuasa hidro baharu sehingga 2030. Tetapi ada yang bimbang tentang kesan projek sedemikian terhadap alam sekitar.
“Pada pendapat saya yang sederhana, ia dibina secara berlebihan. Ia dibina dengan kapasiti yang besar yang tidak diperlukan,” kata Shannon Ames, Pengarah Eksekutif Institut Kuasa Hidro Berimpak Rendah, “Ia boleh dibuat sebagai larian sungai dan ia boleh direka bentuk secara berbeza.”
Kemudahan aliran sungai tidak termasuk takungan, dan oleh itu mempunyai kesan yang kurang terhadap alam sekitar, tetapi ia tidak dapat menjana tenaga mengikut permintaan, kerana output bergantung pada aliran bermusim. Kuasa hidro aliran sungai dijangka menyumbang kira-kira 13% daripada jumlah penambahan kapasiti dekad ini, manakala kuasa hidro tradisional akan membentuk 56% dan mengepam hidro 29%.
Namun secara keseluruhan, pertumbuhan kuasa hidro semakin perlahan dan dijangka menguncup kira-kira 23% menjelang 2030. Membalikkan trend ini sebahagian besarnya bergantung kepada penyelarasan proses pengawalseliaan dan permit, serta menetapkan piawaian kemampanan yang tinggi dan program pengukuran pelepasan untuk memastikan penerimaan komuniti. Garis masa pembangunan yang lebih pendek akan membantu pemaju mendapatkan perjanjian pembelian kuasa, sekali gus memberi insentif kepada pelaburan memandangkan pulangan akan dijamin.
“Sebahagian daripada sebab ia kadangkala tidak kelihatan semenarik solar dan angin adalah kerana ufuk untuk kemudahan tersebut 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 pasaran modal kita tidak semestinya menghargai pulangan yang lebih lama seperti itu.”
Mencari insentif yang tepat untuk kuasa hidro dan pembangunan storan yang dipam, dan memastikan ia dilakukan dengan cara yang mampan, akan menjadi penting untuk menghentikan penggunaan bahan api fosil di dunia, kata Woolf.
"Kami tidak mendapat tajuk utama seperti yang diperoleh 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: 14 Julai 2022
