Vodná energia je zďaleka najväčším obnoviteľným zdrojom energie na svete, produkuje viac ako dvakrát toľko energie ako vietor a viac ako štyrikrát viac ako slnečná energia. A čerpanie vody do kopca, známe ako „prečerpávacia vodná elektráreň“, tvorí viac ako 90 % celkovej svetovej kapacity skladovania energie.
Napriek obrovskému vplyvu vodnej energie sa o nej v USA veľa nehovorí. Zatiaľ čo v posledných desaťročiach ceny veternej a solárnej energie prudko klesli a ich dostupnosť prudko vzrástla, domáca výroba vodnej energie zostala relatívne stabilná, pretože krajina už postavila vodné elektrárne na geograficky najideálnejších miestach.
Na medzinárodnej úrovni je to iný príbeh. Čína v posledných desaťročiach podporila svoju hospodársku expanziu výstavbou tisícok nových, často obrovských vodných elektrární. Afrika, India a ďalšie krajiny Ázie a Tichomoria sa chystajú urobiť to isté.
Rozšírenie bez prísneho environmentálneho dohľadu by však mohlo viesť k problémom, pretože priehrady a nádrže narúšajú riečne ekosystémy a okolité biotopy a nedávne štúdie ukazujú, že nádrže môžu vypúšťať viac oxidu uhličitého a metánu, ako sa doteraz predpokladalo. Navyše, sucho spôsobené klímou robí vodnú energiu menej spoľahlivým zdrojom energie, pretože priehrady na americkom Západe stratili značnú časť svojej kapacity na výrobu elektriny.
„V typickom roku vygeneruje Hooverova priehrada približne 4,5 miliardy kilowatthodín energie,“ povedal Mark Cook, manažér ikonickej Hooverovej priehrady. „Vzhľadom na súčasný stav jazera je to skôr 3,5 miliardy kilowatthodín.“
Odborníci však tvrdia, že vodná energia zohráva dôležitú úlohu v 100 % obnoviteľnej budúcnosti, takže je nevyhnutné naučiť sa, ako tieto výzvy zmierniť.
Domáca vodná energia
V roku 2021 predstavovala vodná energia približne 6 % výroby elektriny v rozvodných sieťach v USA a 32 % výroby elektriny z obnoviteľných zdrojov. Na domácom trhu bola najväčším obnoviteľným zdrojom až do roku 2019, keď ju prekonala veterná energia.
Neočakáva sa, že USA v nasledujúcom desaťročí zaznamenajú výrazný rast vodnej energie, čiastočne kvôli zložitému procesu udeľovania licencií a povolení.
„Prejsť procesom udeľovania licencií stojí desiatky miliónov dolárov a roky úsilia. A niektoré z týchto zariadení, najmä niektoré z menších zariadení, jednoducho nemajú na to peniaze ani čas,“ hovorí Malcolm Woolf, prezident a generálny riaditeľ Národnej asociácie pre hydroenergiu. Odhaduje, že na udeľovaní licencií alebo opätovnom udeľovaní licencií na jedno vodné zariadenie sa podieľajú desiatky rôznych agentúr. Tento proces podľa neho trvá dlhšie ako udeľovanie licencií na jadrovú elektráreň.
Keďže priemerná vodná elektráreň v USA má viac ako 60 rokov, mnohé z nich budú musieť čoskoro získať novú licenciu.
„Mohli by sme teda čeliť množstvu odobratých licencií, čo je ironické práve v čase, keď sa snažíme zvýšiť množstvo flexibilnej a bezuhlíkovej výroby, ktorú v tejto krajine máme,“ povedal Woolf.
Ministerstvo energetiky však tvrdí, že existuje potenciál pre domáci rast prostredníctvom modernizácie starých elektrární a pridania energie do existujúcich priehrad.
„V tejto krajine máme 90 000 priehrad, z ktorých väčšina bola postavená na ochranu pred povodňami, na zavlažovanie, na skladovanie vody a na rekreáciu. Iba 3 % z týchto priehrad sa skutočne využíva na výrobu energie,“ povedal Woolf.
Rast v tomto sektore sa tiež opiera o rozširovanie prečerpávacích vodných elektrární, ktoré získavajú na popularite ako spôsob „upevnenia“ obnoviteľných zdrojov energie, ukladania prebytočnej energie na použitie, keď nesvieti slnko a nefúka vietor.
Keď prečerpávacia vodná elektráreň vyrába energiu, funguje rovnako ako bežná vodná elektráreň: Voda prúdi z hornej nádrže do dolnej a po ceste roztáča turbínu vyrábajúcu elektrinu. Rozdiel je v tom, že prečerpávacia vodná elektráreň sa dokáže dobíjať pomocou energie zo siete na čerpanie vody zdola do vyššej nádrže, čím sa ukladá potenciálna energia, ktorú je možné v prípade potreby uvoľniť.
Zatiaľ čo prečerpávacie elektrárne majú dnes kapacitu na výrobu elektriny približne 22 gigawattov, v štádiu vývoja je viac ako 60 gigawattov navrhovaných projektov. To je druhé najlepšie miesto hneď po Číne.
V posledných rokoch sa značne zvýšil počet povolení a žiadostí o licencie pre prečerpávacie vodné elektrárne a zvažujú sa nové technológie. Patria sem zariadenia s „uzavretým okruhom“, v ktorých nie je ani jedna nádrž pripojená k vonkajšiemu zdroju vody, alebo menšie zariadenia, ktoré namiesto nádrží používajú nádrže. Obe metódy by pravdepodobne menej narúšali okolité životné prostredie.
Emisie a sucho
Prehradenie riek alebo vytváranie nových nádrží môže brániť migrácii rýb a ničiť okolité ekosystémy a biotopy. Priehrady a nádrže dokonca v priebehu histórie vyhnali desiatky miliónov ľudí, zvyčajne domorodých alebo vidieckych komunít.
Tieto škody sú všeobecne známe. Nová výzva – emisie z nádrží – si však v súčasnosti získava čoraz väčšiu pozornosť.
„Ľudia si neuvedomujú, že tieto nádrže v skutočnosti vypúšťajú do atmosféry veľa oxidu uhličitého a metánu, čo sú silné skleníkové plyny,“ povedala Ilissa Ocko, vedúca klimatickej vedkyňa v Environmental Defense Fund.
Emisie pochádzajú z rozkladajúcej sa vegetácie a iných organických látok, ktoré sa pri zaplavení oblasti rozkladajú a uvoľňujú metán, čím vytvárajú rezervoár. „Tento metán sa potom zvyčajne premení na oxid uhličitý, ale na to potrebujete kyslík. A ak je voda naozaj, naozaj teplá, potom sú spodné vrstvy ochudobnené o kyslík,“ povedal Ocko, čo znamená, že metán sa potom uvoľňuje do atmosféry.
Pokiaľ ide o otepľovanie sveta, metán je počas prvých 20 rokov po svojom uvoľnení viac ako 80-krát silnejší ako CO2. Doterajší výskum ukazuje, že teplejšie časti sveta, ako je India a Afrika, majú tendenciu mať viac znečisťujúcich elektrární, zatiaľ čo Ocko tvrdí, že zásobníky v Číne a USA nie sú obzvlášť znepokojujúce. Ocko však hovorí, že je potrebný spoľahlivejší spôsob merania emisií.
„A potom by ste mohli mať všetky možné stimuly na jeho zníženie alebo nariadenia od rôznych orgánov, aby ste sa uistili, že nevypúšťate príliš veľa emisií,“ povedal Ocko.
Ďalším závažným problémom vodnej energie je sucho spôsobené klímou. Plytké nádrže produkujú menej energie, čo je obzvlášť znepokojujúce na americkom Západe, ktorý zažil najsuchšie 22-ročné obdobie za posledných 1 200 rokov.
Keďže nádrže ako jazero Powell, ktoré napája priehradu Glen Canyon, a jazero Mead, ktoré napája priehradu Hooverov priehrada, vyrábajú menej elektriny, fosílne palivá zaberajú tento priestor. Jedna štúdia zistila, že v rokoch 2001 – 2015 sa v 11 štátoch na západe uvoľnilo ďalších 100 miliónov ton oxidu uhličitého v dôsledku sucha, ktoré spôsobilo odklon od vodnej energie. Počas obzvlášť ťažkého obdobia pre Kaliforniu v rokoch 2012 – 2016 iná štúdia odhadla, že strata výroby vodnej energie stála štát 2,45 miliardy dolárov.
Po prvýkrát v histórii bol v jazere Mead vyhlásený nedostatok vody, čo viedlo k zníženiu dodávok vody v Arizone, Nevade a Mexiku. Očakáva sa, že hladina vody, ktorá je momentálne na úrovni 327 metrov, ešte poklesne, keďže Úrad pre rekultiváciu podnikol bezprecedentný krok a zadržal vodu v jazere Powell, ktoré sa nachádza proti prúdu od jazera Mead, aby priehrada Glen Canyon Dam mohla naďalej vyrábať energiu. Ak hladina vody v jazere Mead klesne pod 294 metrov, prestane vyrábať energiu.
Budúcnosť vodnej energie
Modernizácia existujúcej infraštruktúry vodnej energie by mohla zvýšiť jej účinnosť a kompenzovať niektoré straty súvisiace so suchom, ako aj zabezpečiť, aby elektrárne boli schopné prevádzky ešte mnoho ďalších desaťročí.
Do roku 2030 sa na modernizáciu starých elektrární na celom svete vynaloží 127 miliárd dolárov. To predstavuje takmer štvrtinu celkových svetových investícií do vodnej energie a takmer 90 % investícií v Európe a Severnej Amerike.
Na Hooverovej priehrade to znamenalo dodatočnú montáž niektorých turbín, aby fungovali efektívnejšie v nižších nadmorských výškach, inštaláciu tenších bránok, ktoré riadia prietok vody do turbín, a vstrekovanie stlačeného vzduchu do turbín na zvýšenie účinnosti.
Ale v iných častiach sveta smeruje väčšina investícií do nových elektrární. Očakáva sa, že veľké štátom vlastnené projekty v Ázii a Afrike budú do roku 2030 predstavovať viac ako 75 % novej kapacity vodnej energie. Niektorí sa však obávajú vplyvu takýchto projektov na životné prostredie.
„Podľa môjho skromného názoru sú prestavané. Sú postavené s obrovskou kapacitou, ktorá nie je potrebná,“ povedala Shannon Ames, výkonná riaditeľka Inštitútu pre hydroelektrárne s nízkym vplyvom. „Mohli by byť postavené ako prietokové a mohli by byť len navrhnuté inak.“
Prietočné vodné elektrárne neobsahujú nádrž, a preto majú menší vplyv na životné prostredie, ale nemôžu vyrábať energiu na požiadanie, pretože produkcia závisí od sezónnych prietokov. Očakáva sa, že prietočné vodné elektrárne budú v tomto desaťročí tvoriť približne 13 % z celkového prírastku kapacity, zatiaľ čo tradičné vodné elektrárne budú tvoriť 56 % a prečerpávacie vodné elektrárne 29 %.
Celkovo sa však rast vodnej energie spomaľuje a do roku 2030 sa očakáva pokles približne o 23 %. Zvrátenie tohto trendu bude do značnej miery závisieť od zefektívnenia regulačných a povoľovacích procesov a stanovenia vysokých štandardov udržateľnosti a programov merania emisií s cieľom zabezpečiť akceptáciu zo strany komunity. Kratší časový harmonogram výstavby by pomohol developerom získať zmluvy o kúpe energie, čím by sa stimulovali investície, pretože by boli zaručené výnosy.
„Čiastočne dôvod, prečo to niekedy nevyzerá tak atraktívne ako solárna a veterná energia, je ten, že horizont pre zariadenia je odlišný. Napríklad veterná a solárna elektráreň sa zvyčajne považujú za 20-ročný projekt,“ povedal Ames. „Na druhej strane, vodná energia má licenciu a prevádzkuje sa 50 rokov. A mnohé z nich prevádzkujú už 100 rokov... Naše kapitálové trhy však nemusia nevyhnutne oceniť takúto dlhšiu návratnosť.“
Woolf hovorí, že nájdenie správnych stimulov pre rozvoj vodnej energie a prečerpávacích vodných elektrární a zabezpečenie toho, aby sa to robilo udržateľným spôsobom, bude kľúčové pre odstavenie sveta od fosílnych palív.
„Nedostávame sa do titulkov novín tak ako niektoré iné technológie. Myslím si však, že si ľudia čoraz viac uvedomujú, že bez vodnej energie nemôžete mať spoľahlivú sieť.“
Čas uverejnenia: 14. júla 2022
