Hidroenergia este de departe cea mai mare sursă regenerabilă de energie la nivel mondial, producând de peste două ori mai multă energie decât energia eoliană și de peste patru ori mai multă decât energia solară. Iar pomparea apei pe un deal, cunoscută și sub numele de „energia hidroelectrică prin pompare”, reprezintă peste 90% din capacitatea totală de stocare a energiei la nivel mondial.
Însă, în ciuda impactului imens al energiei hidroelectrice, nu auzim prea multe despre ea în SUA. Deși în ultimele decenii prețul energiei eoliene și solare a scăzut vertiginos și disponibilitatea a crescut vertiginos, producția internă de energie hidroelectrică a rămas relativ constantă, deoarece națiunea a construit deja centrale hidroelectrice în cele mai ideale locații din punct de vedere geografic.
La nivel internațional, este o poveste diferită. China și-a alimentat expansiunea economică prin construirea a mii de noi baraje hidroelectrice, adesea masive, în ultimele decenii. Africa, India și alte țări din Asia și Pacific sunt pregătite să facă același lucru.
Însă extinderea fără o supraveghere strictă a mediului ar putea duce la probleme, deoarece barajele și rezervoarele perturbă ecosistemele râurilor și habitatele înconjurătoare, iar studii recente arată că rezervoarele pot emite mai mult dioxid de carbon și metan decât se credea anterior. În plus, seceta provocată de climă face ca hidroenergia să fie o sursă de energie mai puțin fiabilă, deoarece barajele din Vestul Americii și-au pierdut o cantitate semnificativă din capacitatea de generare a energiei electrice.
„Într-un an obișnuit, barajul Hoover va genera aproximativ 4,5 miliarde de kilowați-oră de energie”, a declarat Mark Cook, managerul emblematicului baraj Hoover. „Având în vedere că lacul este așa cum este acum, este vorba mai degrabă de 3,5 miliarde de kilowați-oră.”
Totuși, experții spun că energia hidroelectrică are un rol important de jucat într-un viitor 100% regenerabil, așa că este esențial să învățăm cum să atenuăm aceste provocări.
Hidroenergie internă
În 2021, energia hidroelectrică a reprezentat aproximativ 6% din producția de energie electrică la scară largă în SUA și 32% din producția de energie electrică din surse regenerabile. La nivel intern, a fost cea mai mare sursă regenerabilă de energie până în 2019, când a fost depășită de cea eoliană.
Nu se așteaptă ca SUA să înregistreze o creștere semnificativă a energiei hidroelectrice în următorul deceniu, în parte din cauza procesului oneros de acordare a licențelor și autorizațiilor.
„Parcurgerea procesului de autorizare costă zeci de milioane de dolari și ani de efort. Iar unele dintre aceste instalații, în special unele dintre cele mai mici, pur și simplu nu au acei bani sau timpul necesar”, spune Malcolm Woolf, președinte și director executiv al Asociației Naționale a Hidroenergiei. El estimează că există zeci de agenții diferite implicate în autorizarea sau reautorizarea unei singure instalații hidroenergetice. Procesul, a spus el, durează mai mult decât autorizarea unei centrale nucleare.
Deoarece o centrală hidroelectrică medie din SUA are peste 60 de ani, multe vor trebui să fie reautorizate în curând.
„Așadar, ne-am putea confrunta cu o serie de renunțări la licențe, ceea ce este ironic, exact în momentul în care încercăm să creștem cantitatea de energie electrică flexibilă, fără emisii de carbon, pe care o avem în această țară”, a spus Woolf.
Însă Departamentul Energiei afirmă că există potențial de creștere internă, prin modernizarea centralelor vechi și prin adăugarea de energie la barajele existente.
„Avem 90.000 de baraje în această țară, majoritatea fiind construite pentru controlul inundațiilor, pentru irigații, pentru stocarea apei, pentru recreere. Doar 3% dintre aceste baraje sunt de fapt folosite pentru generarea de energie”, a spus Woolf.
Creșterea sectorului se bazează și pe extinderea energiei hidroelectrice prin pompare, care câștigă teren ca modalitate de a „consolida” sursele regenerabile, stocând excesul de energie pentru a fi utilizată atunci când soarele nu strălucește și vântul nu bate.
Când o instalație de stocare prin pompare generează energie, funcționează exact ca o hidrocentrală obișnuită: apa curge din rezervorul superior către cel inferior, punând în mișcare o turbină generatoare de electricitate pe parcurs. Diferența este că o instalație de stocare prin pompare se poate reîncărca, folosind energia de la rețea pentru a pompa apa de jos în sus către rezervorul superior, stocând astfel energie potențială ce poate fi eliberată atunci când este nevoie.
Deși stocarea prin pompare are astăzi o capacitate de generare a energiei electrice de aproximativ 22 de gigawați, există peste 60 de gigawați de proiecte propuse în curs de dezvoltare. Aceasta este a doua cifră după China.
În ultimii ani, numărul de autorizații și licențieri pentru sistemele de stocare prin pompare a apei a crescut considerabil, iar noi tehnologii sunt luate în considerare. Acestea includ instalații cu „buclă închisă”, în care niciun rezervor nu este conectat la o sursă externă de apă, sau instalații mai mici care utilizează rezervoare în loc de rezervoare. Ambele metode ar fi probabil mai puțin perturbatoare pentru mediul înconjurător.
Emisii și secetă
Construirea de baraje pe râuri sau crearea de noi rezervoare poate obstrucționa migrația peștilor și poate distruge ecosistemele și habitatele din jur. Barajele și rezervoarele au strămutat chiar și zeci de milioane de oameni de-a lungul istoriei, de obicei comunități indigene sau rurale.
Aceste daune sunt larg recunoscute. Însă o nouă provocare - emisiile din rezervoare - câștigă acum o atenție sporită.
„Ceea ce oamenii nu își dau seama este că aceste rezervoare emit de fapt mult dioxid de carbon și metan în atmosferă, ambele fiind gaze cu efect de seră puternic”, a declarat Ilissa Ocko, cercetător principal în domeniul climei la Environmental Defense Fund.
Emisiile provin din descompunerea vegetației și a altor materii organice, care se descompun și eliberează metan atunci când o zonă este inundată pentru a crea un rezervor. „De obicei, metanul se transformă apoi în dioxid de carbon, dar este nevoie de oxigen pentru a face acest lucru. Și dacă apa este foarte, foarte caldă, atunci straturile inferioare sunt epuizate de oxigen”, a spus Ocko, ceea ce înseamnă că metanul este apoi eliberat în atmosferă.
Când vine vorba de încălzirea globală, metanul este de peste 80 de ori mai puternic decât CO2 în primii 20 de ani de la eliberarea sa. Până în prezent, cercetările arată că zonele mai calde ale lumii, precum India și Africa, tind să aibă mai multe centrale poluante, în timp ce Ocko spune că rezervoarele din China și SUA nu reprezintă o preocupare deosebită. Însă Ocko spune că trebuie să existe o modalitate mai robustă de a măsura emisiile.
„Și apoi ați putea avea tot felul de stimulente pentru a reduce acest lucru sau reglementări din partea diferitelor autorități pentru a vă asigura că nu emiteți prea mult”, a spus Ocko.
O altă problemă majoră pentru hidroenergia este seceta cauzată de schimbările climatice. Rezervoarele superficiale produc mai puțină energie, iar acest lucru este deosebit de îngrijorător în Vestul Americii, care a cunoscut cea mai secetoasă perioadă de 22 de ani din ultimii 1.200 de ani.
Întrucât rezervoare precum Lacul Powell, care alimentează barajul Glen Canyon, și Lacul Mead, care alimentează barajul Hoover, produc mai puțină electricitate, combustibilii fosili preiau sarcina. Un studiu a constatat că, între 2001 și 2015, încă 100 de milioane de tone de dioxid de carbon au fost eliberate în 11 state din vest din cauza renunțării la energia hidroelectrică indusă de secetă. Într-o perioadă deosebit de dificilă pentru California, între 2012 și 2016, un alt studiu a estimat că pierderile de energie hidroelectrică au costat statul 2,45 miliarde de dolari.
Pentru prima dată în istorie, a fost declarată o penurie de apă la Lacul Mead, declanșând reduceri ale alocării apei în Arizona, Nevada și Mexic. Se așteaptă ca nivelul apei, aflat în prezent la 325 de metri, să scadă și mai mult, deoarece Biroul de Recuperare a luat măsura fără precedent de a reține apa la Lacul Powell, situat în amonte de Lacul Mead, astfel încât barajul Glen Canyon să poată continua să producă energie electrică. Dacă Lacul Mead scade sub 275 de metri, nu va mai genera energie.
Viitorul energiei hidroelectrice
Modernizarea infrastructurii hidroenergetice existente ar putea crește eficiența și recupera unele pierderi legate de secetă, precum și asigurarea faptului că centralele vor putea funcționa timp de multe decenii de acum înainte.
Între acum și 2030, 127 de miliarde de dolari vor fi cheltuiți pentru modernizarea centralelor vechi la nivel global. Aceasta reprezintă aproape un sfert din investițiile totale globale în hidroenergie și aproape 90% din investițiile din Europa și America de Nord.
La barajul Hoover, asta a însemnat modernizarea unora dintre turbine pentru a funcționa mai eficient la altitudini mai mici, instalarea de porți mai subțiri, care controlează fluxul de apă în turbine și injectarea de aer comprimat în turbine pentru a crește eficiența.
Însă în alte părți ale lumii, majoritatea investițiilor se îndreaptă către centrale noi. Se așteaptă ca proiectele mari, deținute de stat, din Asia și Africa să reprezinte peste 75% din noua capacitate hidroenergetică până în 2030. Însă unii sunt îngrijorați de impactul pe care astfel de proiecte îl vor avea asupra mediului.
„În umila mea opinie, sunt supraconstruite. Sunt construite la o capacitate masivă, care nu este necesară”, a declarat Shannon Ames, director executiv al Institutului pentru Hidroenergie cu Impact Redus. „Ar putea fi realizate pe firul râului și ar putea fi pur și simplu proiectate diferit.”
Instalațiile hidroelectrice pe firul râului nu includ un rezervor și, prin urmare, au un impact mai mic asupra mediului, dar nu pot genera energie la cerere, deoarece producția depinde de debitele sezoniere. Se așteaptă ca hidroenergia pe firul râului să reprezinte aproximativ 13% din creșterea totală a capacității în acest deceniu, în timp ce hidroenergia tradițională va reprezenta 56%, iar hidroenergia prin pompare 29%.
Însă, per total, creșterea energiei hidroelectrice încetinește și se preconizează că se va contracta cu aproximativ 23% până în 2030. Inversarea acestei tendințe va depinde în mare măsură de eficientizarea proceselor de reglementare și autorizare, precum și de stabilirea unor standarde înalte de sustenabilitate și a unor programe de măsurare a emisiilor pentru a asigura acceptarea comunității. Un termen de dezvoltare mai scurt ar ajuta dezvoltatorii să obțină contracte de achiziție a energiei, stimulând astfel investițiile, deoarece randamentele ar fi garantate.
„Unul dintre motivele pentru care uneori nu pare la fel de atractivă ca energia solară și eoliană este acela că orizontul instalațiilor este diferit. De exemplu, o centrală eoliană și solară este de obicei considerată un proiect pe 20 de ani”, a spus Ames. „Pe de altă parte, energia hidroelectrică este autorizată și funcționează timp de 50 de ani. Și multe dintre ele funcționează de 100 de ani... Dar piețele noastre de capital nu apreciază neapărat un randament mai lung ca acesta.”
Găsirea stimulentelor potrivite pentru dezvoltarea hidroenergiei și a stocării prin pompare și asigurarea faptului că aceasta se realizează într-un mod durabil vor fi esențiale pentru a renunța la combustibilii fosili în lume, spune Woolf.
„Nu primim titlurile din presă așa cum apar și în cazul altor tehnologii. Dar cred că oamenii își dau seama din ce în ce mai mult că nu poți avea o rețea fiabilă fără energie hidroelectrică.”
Data publicării: 14 iulie 2022
