Hidroenergija je daleč največji obnovljivi vir energije na svetu, saj proizvede več kot dvakrat več energije kot vetrna energija in več kot štirikrat več kot sončna energija. Črpanje vode v hrib, znano tudi kot »črpalna hidroelektrarna«, predstavlja precej več kot 90 % celotne svetovne zmogljivosti shranjevanja energije.
Kljub ogromnemu vplivu hidroelektrarn v ZDA o njih ne slišimo veliko. Medtem ko sta se v zadnjih nekaj desetletjih cene vetrne in sončne energije močno znižale, njihova razpoložljivost pa se je močno povečala, je domača proizvodnja hidroelektrarn ostala relativno stabilna, saj je država že zgradila hidroelektrarne na geografsko najbolj idealnih lokacijah.
Na mednarodni ravni je zgodba drugačna. Kitajska je v zadnjih nekaj desetletjih spodbudila svojo gospodarsko rast z izgradnjo tisočih novih, pogosto ogromnih hidroelektrarn. Afrika, Indija in druge države v Aziji in Pacifiku bodo storile enako.
Toda širitev brez strogega okoljskega nadzora bi lahko povzročila težave, saj jezovi in akumulacijski rezervoarji motijo rečne ekosisteme in okoliške habitate, nedavne študije pa kažejo, da lahko akumulacijski rezervoarji oddajajo več ogljikovega dioksida in metana, kot smo prej mislili. Poleg tega je hidroelektrarna zaradi podnebnih sprememb manj zanesljiv vir energije, saj so jezovi na ameriškem zahodu izgubili znaten del svoje zmogljivosti za proizvodnjo električne energije.
»V tipičnem letu Hooverjev jez proizvede približno 4,5 milijarde kilovatnih ur energije,« je dejal Mark Cook, upravnik ikoničnega Hooverjevega jezu. »Glede na trenutno stanje jezera je to približno 3,5 milijarde kilovatnih ur.«
Vendar strokovnjaki pravijo, da ima hidroenergija pomembno vlogo v 100-odstotno obnovljivi prihodnosti, zato se je nujno naučiti, kako ublažiti te izzive.
Domača hidroenergija
Leta 2021 je hidroenergija predstavljala približno 6 % proizvodnje električne energije v ZDA in 32 % proizvodnje električne energije iz obnovljivih virov. Na domačem trgu je bila največji obnovljivi vir energije do leta 2019, ko jo je prehitela vetrna energija.
V ZDA se v prihodnjem desetletju ne pričakuje velika rast hidroenergije, deloma zaradi zahtevnega postopka licenciranja in pridobivanja dovoljenj.
»Postopek licenciranja stane več deset milijonov dolarjev in leta truda. In za nekatere od teh objektov, zlasti za nekatere manjše objekte, preprosto nimajo ne denarja ne časa,« pravi Malcolm Woolf, predsednik in izvršni direktor Nacionalnega združenja za hidroelektrarne. Ocenjuje, da je pri licenciranju ali ponovnem licenciranju posameznega hidroelektrarnega objekta vključenih na desetine različnih agencij. Postopek, je dejal, traja dlje kot licenciranje jedrske elektrarne.
Ker je povprečna hidroelektrarna v ZDA stara več kot 60 let, bodo mnoge kmalu morale dobiti novo licenco.
»Torej se lahko soočimo s kopico oddanih licenc, kar je ironično, ravno ko poskušamo povečati količino prilagodljive, ogljično brezogljične proizvodnje, ki jo imamo v tej državi,« je dejal Woolf.
Vendar pa ministrstvo za energijo pravi, da obstaja potencial za domačo rast, z nadgradnjami starih elektrarn in dodajanjem energije obstoječim jezovom.
»V tej državi imamo 90.000 jezov, večina jih je bila zgrajenih za nadzor poplav, namakanje, shranjevanje vode in rekreacijo. Le 3 % teh jezov se dejansko uporablja za proizvodnjo energije,« je dejal Woolf.
Rast v sektorju je odvisna tudi od širitve črpalne hidroelektrarne, ki pridobiva na veljavi kot način za "utrjevanje" obnovljivih virov energije, saj shranjuje presežno energijo za uporabo, ko sonce ne sije in veter ne piha.
Ko črpalna elektrarna proizvaja električno energijo, deluje kot običajna hidroelektrarna: voda teče iz zgornjega rezervoarja v spodnjega in na poti vrti turbino, ki proizvaja električno energijo. Razlika je v tem, da se črpalna elektrarna lahko polni z uporabo energije iz omrežja za črpanje vode od spodaj navzgor v višji rezervoar, s čimer shranjuje potencialno energijo, ki se lahko sprosti po potrebi.
Čeprav imajo črpalne elektrarne danes približno 22 gigavatov zmogljivosti za proizvodnjo električne energije, je v razvojnem procesu več kot 60 gigavatov predlaganih projektov. To je drugo mesto takoj za Kitajsko.
V zadnjih letih se je število dovoljenj in vlog za licenciranje črpalnih hidroelektrarn znatno povečalo, preučujejo pa se tudi nove tehnologije. Mednje spadajo objekti z zaprto zanko, pri katerih noben rezervoar ni povezan z zunanjim virom vode, ali manjši objekti, ki namesto rezervoarjev uporabljajo rezervoarje. Obe metodi bi verjetno manj motili okolico.
Emisije in suša
Zajezitev rek ali ustvarjanje novih rezervoarjev lahko ovira migracije rib in uniči okoliške ekosisteme in habitate. Jezovi in rezervoarji so skozi zgodovino celo razselili več deset milijonov ljudi, običajno avtohtone ali podeželske skupnosti.
Ta škoda je splošno znana. Vendar pa nov izziv – emisije iz rezervoarjev – zdaj pridobiva vse več pozornosti.
»Ljudje se ne zavedajo, da ti rezervoarji v ozračje dejansko oddajajo veliko ogljikovega dioksida in metana, ki sta oba močna toplogredna plina,« je dejala Ilissa Ocko, višja podnebna znanstvenica pri Skladu za varstvo okolja.
Emisije izvirajo iz razpadajoče vegetacije in drugih organskih snovi, ki se razgradijo in sprostijo metan, ko je območje poplavljeno, da ustvarijo rezervoar. »Običajno se ta metan nato spremeni v ogljikov dioksid, vendar za to potrebujete kisik. In če je voda res, res topla, so spodnje plasti osiromašene s kisikom,« je dejal Ocko, kar pomeni, da se metan nato sprosti v ozračje.
Ko gre za segrevanje sveta, je metan v prvih 20 letih po izpustu več kot 80-krat močnejši od CO2. Dosedanje raziskave kažejo, da imajo bolj vroča območja sveta, kot sta Indija in Afrika, običajno več onesnažujočih elektrarn, medtem ko Ocko pravi, da rezervoarji na Kitajskem in v ZDA niso posebej zaskrbljujoči. Vendar Ocko pravi, da je potreben robustnejši način merjenja emisij.
»In potem bi lahko imeli vse vrste spodbud za njegovo zmanjšanje ali predpise različnih organov, da bi zagotovili, da ne izpuščate preveč,« je dejal Ocko.
Drug velik problem hidroenergije je suša, ki jo povzročajo podnebne spremembe. Plitve akumulacije proizvedejo manj energije, kar je še posebej zaskrbljujoče na ameriškem Zahodu, ki je v zadnjih 1200 letih doživel najsušnejše 22-letno obdobje.
Ker rezervoarji, kot sta jezero Powell, ki napaja jez Glen Canyon, in jezero Mead, ki napaja jez Hooverjev, proizvajajo manj električne energije, fosilna goriva zaostajajo. Ena študija je pokazala, da se je med letoma 2001 in 2015 v 11 zveznih državah na zahodu zaradi suše, ki je povzročila opustitev hidroenergije, sprostilo dodatnih 100 milijonov ton ogljikovega dioksida. V posebej težkem obdobju za Kalifornijo med letoma 2012 in 2016 je druga študija ocenila, da je izguba proizvodnje hidroelektrarne državo stala 2,45 milijarde dolarjev.
Prvič v zgodovini je bilo v jezeru Mead razglašeno pomanjkanje vode, kar je povzročilo zmanjšanje dodeljevanja vode v Arizoni, Nevadi in Mehiki. Pričakuje se, da se bo gladina vode, ki trenutno znaša 327 metrov, še znižala, saj je Urad za melioracijo sprejel izjemen ukrep za zadrževanje vode v jezeru Powell, ki leži gorvodno od jezera Mead, da bi lahko jez Glen Canyon še naprej proizvajal energijo. Če se gladina jezera Mead spusti pod 294 metrov, ne bo več proizvajalo energije.
Prihodnost hidroenergije
Modernizacija obstoječe hidroenergetske infrastrukture bi lahko povečala učinkovitost in nadomestila nekatere izgube, povezane s sušo, ter zagotovila, da bodo elektrarne lahko delovale še več desetletij.
Med zdaj in letom 2030 bo za posodobitev starih elektrarn po vsem svetu porabljenih 127 milijard dolarjev. To predstavlja skoraj četrtino vseh svetovnih naložb v hidroenergijo in skoraj 90 % naložb v Evropi in Severni Ameriki.
Na Hooverjevem jezu to pomeni prenovo nekaterih turbin za učinkovitejše delovanje na nižjih nadmorskih višinah, namestitev tanjših vratc, ki nadzorujejo pretok vode v turbine, in vbrizgavanje stisnjenega zraka v turbine za povečanje učinkovitosti.
Toda v drugih delih sveta večina naložb gre v nove elektrarne. Veliki državni projekti v Aziji in Afriki naj bi do leta 2030 predstavljali več kot 75 % novih hidroelektrarn. Vendar pa nekatere skrbi vpliv takšnih projektov na okolje.
»Po mojem skromnem mnenju so prepogostne. Zgrajene so z ogromno zmogljivostjo, ki ni potrebna,« je dejala Shannon Ames, izvršna direktorica Inštituta za hidroelektrarne z nizkim vplivom na okolje. »Lahko bi jih zgradili kot pretočne in bi jih lahko preprosto drugače zasnovali.«
Pretočne hidroelektrarne nimajo rezervoarja in zato manjši vpliv na okolje, vendar ne morejo proizvajati energije po potrebi, saj je proizvodnja odvisna od sezonskih pretokov. Pretočne hidroelektrarne naj bi v tem desetletju predstavljale približno 13 % vseh povečanih zmogljivosti, medtem ko bodo tradicionalne hidroelektrarne predstavljale 56 %, črpalne hidroelektrarne pa 29 %.
Vendar se rast hidroenergije na splošno upočasnjuje in naj bi se do leta 2030 skrčila za približno 23 %. Obrnitev tega trenda bo v veliki meri odvisna od poenostavitve regulativnih postopkov in postopkov izdajanja dovoljenj ter določitve visokih standardov trajnosti in programov merjenja emisij, da se zagotovi sprejemanje skupnosti. Krajši časovni okvir razvoja bi razvijalcem pomagal pridobiti pogodbe o nakupu električne energije, s čimer bi se spodbudile naložbe, saj bi bili donosi zagotovljeni.
»Eden od razlogov, zakaj včasih ni videti tako privlačna kot sončna in vetrna energija, je ta, da je obzorje za objekte drugačno. Na primer, vetrna in sončna elektrarna se običajno obravnava kot 20-letni projekt,« je dejal Ames, »Po drugi strani pa je hidroelektrarna licencirana in deluje 50 let. In mnoge od njih delujejo že 100 let ... Toda naši kapitalski trgi ne cenijo nujno tako daljše donosnosti.«
Woolf pravi, da bo iskanje pravih spodbud za razvoj hidroelektrarn in črpalnih hidroelektrarn ter zagotavljanje trajnostnega načina delovanja ključnega pomena za odvajanje sveta od fosilnih goriv.
»Ne dobivamo naslovov kot nekatere druge tehnologije. Mislim pa, da se ljudje vse bolj zavedajo, da brez hidroenergije ne morejo imeti zanesljivega omrežja.«
Čas objave: 14. julij 2022
