Хидроенергија је убедљиво највећи обновљиви извор енергије на свету, производећи преко двоструко више енергије од ветра и преко четири пута више од соларне енергије. А пумпање воде уз брдо, познато као „пумпно-акумулационе хидроелектране“, чини преко 90% укупног светског капацитета за складиштење енергије.
Али упркос огромном утицају хидроенергије, не чујемо много о њој у САД. Иако су у последњих неколико деценија цене ветроенергије и сунчеве енергије пале, а доступност им је нагло порасла, домаћа производња хидроенергије остала је релативно стабилна, јер је земља већ изградила хидроелектране на географски најидеалнијим локацијама.
На међународном нивоу, то је друга прича. Кина је подстакла своју економску експанзију изградњом хиљада нових, често масивних, хидроелектрана током последњих неколико деценија. Африка, Индија и друге земље у Азији и Пацифику спремне су да ураде исто.
Али проширење без строгог надзора заштите животне средине могло би довести до проблема, јер бране и акумулације нарушавају речне екосистеме и околна станишта, а недавне студије показују да акумулације могу емитовати више угљен-диоксида и метана него што се раније мислило. Поред тога, суша изазвана климатским променама чини хидроенергију мање поузданим извором енергије, јер су бране на америчком Западу изгубиле значајан део свог капацитета за производњу електричне енергије.
„Током типичне године, Хуверова брана ће генерисати око 4,5 милијарди киловат-сати енергије“, рекао је Марк Кук, управник култне Хуверове бране. „С обзиром на то како је језеро сада изгледа, то је више као 3,5 милијарди киловат-сати.“
Ипак, стручњаци кажу да хидроенергија има велику улогу у будућности која је 100% обновљива, тако да је учење како ублажити ове изазове неопходно.
Домаћа хидроенергија
У 2021. години, хидроенергија је чинила око 6% производње електричне енергије у комуналним предузећима у САД и 32% производње електричне енергије из обновљивих извора. На домаћем нивоу, била је највећи обновљиви извор до 2019. године, када ју је надмашио ветар.
Не очекује се да ће САД видети велики раст хидроенергије у наредној деценији, делом због тешког процеса лиценцирања и издавања дозвола.
„Процес лиценцирања кошта десетине милиона долара и године труда. А за неке од ових постројења, посебно за нека од мањих постројења, једноставно немају ни тог новца ни тог времена“, каже Малколм Вулф, председник и извршни директор Националног удружења за хидроенергију. Он процењује да постоје десетине различитих агенција које су укључене у лиценцирање или поновно лиценцирање једног хидроенергетског постројења. Процес, рекао је, траје дуже него лиценцирање нуклеарне електране.
Пошто је просечна хидроелектрана у САД стара преко 60 година, многе ће ускоро морати да буду поново лиценциране.
„Дакле, могли бисмо се суочити са низом предатих лиценци, што је иронично баш када покушавамо да повећамо количину флексибилне, безугљенично производње коју имамо у овој земљи“, рекао је Вулф.
Али Министарство енергетике каже да постоји потенцијал за домаћи раст, кроз надоградњу старих постројења и додавање снаге постојећим бранама.
„У овој земљи имамо 90.000 брана, од којих је већина изграђена за контролу поплава, за наводњавање, за складиштење воде, за рекреацију. Само 3% тих брана се заправо користи за производњу енергије“, рекао је Вулф.
Раст у сектору такође зависи од ширења реактивних хидроенергија, које добијају на замаху као начин „чвршћивања“ обновљивих извора енергије, складиштећи вишак енергије за употребу када сунце не сија и ветар не дува.
Када пумпно-акумулационо постројење производи енергију, оно функционише баш као и обична хидроелектрана: Вода тече из горњег резервоара у доњи, окрећући турбину која производи електричну енергију успут. Разлика је у томе што се пумпно-акумулационо постројење може пунити, користећи енергију из мреже за пумпање воде одоздо до вишег резервоара, чиме се складишти потенцијална енергија која се може ослободити када је потребно.
Иако пумпно-акумулационе електране данас имају око 22 гигавата капацитета за производњу електричне енергије, у развоју је преко 60 гигавата предложених пројеката. То је други највећи капацитет, одмах после Кине.
Последњих година, број дозвола и захтева за лиценцирање система за пумпно-акумулационе енергије знатно се повећао, а разматрају се и нове технологије. То укључује постројења „затвореног круга“, у којима ниједан резервоар није повезан са спољним извором воде, или мања постројења која користе резервоаре уместо резервоара. Обе методе би вероватно мање реметиле околну животну средину.
Емисије и суша
Преграђивање река или стварање нових акумулација може ометати миграцију риба и уништити околне екосистеме и станишта. Бране и акумулације су чак раселиле десетине милиона људи током историје, обично староседелачке или руралне заједнице.
Ове штете су широко признате. Али нови изазов – емисије из акумулација – сада добија све већу пажњу.
„Оно што људи не схватају јесте да ови резервоари заправо емитују много угљен-диоксида и метана у атмосферу, који су оба јаки гасови стаклене баште“, рекла је Илиса Оцко, виша климатска научница у Фонду за заштиту животне средине.
Емисије потичу од распадајуће вегетације и других органских материја, које се разлажу и ослобађају метан када је подручје поплављено да би се створио резервоар. „Обично се тај метан затим претвара у угљен-диоксид, али вам је потребан кисеоник да бисте то урадили. А ако је вода заиста, заиста топла, онда су доњи слојеви осиромашени кисеоником“, рекао је Оцко, што значи да се метан затим испушта у атмосферу.
Када је у питању загревање света, метан је преко 80 пута снажнији од угљен-диоксида током првих 20 година након свог ослобађања. До сада истраживања показују да топлији делови света, попут Индије и Африке, имају тенденцију да имају више загађујућих постројења, док Оцко каже да резервоари у Кини и САД нису од посебне важности. Али Оцко каже да је потребан робуснији начин мерења емисија.
„А онда бисте могли имати све врсте подстицаја да га смањите, или прописе од стране различитих власти како бисте били сигурни да не емитујете превише“, рекао је Оцко.
Још један велики проблем за хидроенергију је суша изазвана климатским променама. Плитки акумулациони резервоари производе мање енергије, а то је посебно забрињавајуће на америчком Западу, који је доживео најсушнији период од 22 године у последњих 1.200 година.
Како акумулације попут језера Пауел, које напаја брану Глен кањон, и језера Мид, које напаја брану Хувер, производе мање електричне енергије, фосилна горива заостају. Једна студија је открила да је од 2001. до 2015. године додатних 100 милиона тона угљен-диоксида испуштено у 11 држава на западу због преусмеравања са хидроенергије изазваног сушом. Током посебно тешког периода за Калифорнију између 2012. и 2016. године, друга студија је проценила да је изгубљена производња хидроенергије коштала државу 2,45 милијарди долара.
По први пут у историји, проглашена је несташица воде на језеру Мид, што је изазвало смањење расподеле воде у Аризони, Невади и Мексику. Очекује се да ће ниво воде, који тренутно износи 327 метара, додатно пасти, јер је Биро за рекултивацију предузео невиђени корак задржавања воде на језеру Пауел, које се налази узводно од језера Мид, како би брана Глен кањон могла да настави да производи енергију. Ако језеро Мид падне испод 274 метра, више неће производити енергију.
Будућност хидроенергије
Модернизација постојеће хидроенергетске инфраструктуре могла би повећати ефикасност и надокнадити неке губитке повезане са сушом, као и осигурати да постројења могу да раде још много деценија.
Између сада и 2030. године, 127 милијарди долара биће потрошено на модернизацију старих постројења широм света. То чини скоро једну четвртину укупних глобалних инвестиција у хидроенергију и скоро 90% инвестиција у Европи и Северној Америци.
На Хуверовој брани, то је значило накнадно опремање неких од њихових турбина како би ефикасније радиле на нижим надморским висинама, инсталирање тањих капија, које контролишу проток воде у турбине и убризгавање компримованог ваздуха у турбине ради повећања ефикасности.
Али у другим деловима света, већина инвестиција иде ка новим постројењима. Очекује се да ће велики државни пројекти у Азији и Африци чинити преко 75% нових хидроенергетских капацитета до 2030. године. Међутим, неки су забринути због утицаја који ће такви пројекти имати на животну средину.
„По мом скромном мишљењу, оне су пренаграђене. Изграђене су до огромног капацитета који није неопходан“, рекла је Шенон Ејмс, извршна директорка Института за хидроенергију са ниским утицајем на природу, „Могле би се изградити као струјне и могле би се једноставно другачије пројектовати.“
Проточни хидроенергетски објекти не укључују акумулацију и стога имају мањи утицај на животну средину, али не могу да производе енергију по потреби, јер производња зависи од сезонских протока. Очекује се да ће проточни хидроенергетски објекти чинити око 13% укупног додатног капацитета ове деценије, док ће традиционални хидроенергетски објекти чинити 56%, а реактивни хидроелектрани 29%.
Али генерално, раст хидроенергије се успорава и очекује се да ће се смањити за око 23% до 2030. године. Преокретање овог тренда ће у великој мери зависити од поједностављења регулаторних и дозволаних процеса, као и од постављања високих стандарда одрживости и програма мерења емисија како би се осигурало прихватање заједнице. Краћи временски оквир за развој би помогао инвеститорима да добију уговоре о куповини електричне енергије, чиме би се подстакла улагања јер би повраћај био загарантован.
„Делимично, разлог зашто понекад не изгледа тако атрактивно као соларне и ветроелектране је тај што је хоризонт за постројења другачији. На пример, ветроелектране и соларне електране се обично посматрају као пројекат на 20 година“, рекао је Ејмс, „С друге стране, хидроенергија је лиценцирана и ради 50 година. А многе од њих раде већ 100 година... Али наша тржишта капитала не цене нужно такав дужи повраћај.“
Проналажење правих подстицаја за развој хидроенергије и пумпно-акумулираних хидроелектрана, и осигуравање да се то ради на одржив начин, биће кључно за одвикавање света од фосилних горива, каже Вулф.
„Не добијамо наслове као неке друге технологије. Али мислим да људи све више схватају да не можете имати поуздану мрежу без хидроенергије.“
Време објаве: 14. јул 2022.
