Hidroelektrik, dünya çapında açık ara en büyük yenilenebilir enerji kaynağıdır ve rüzgardan iki kat, güneşten ise dört kat daha fazla enerji üretmektedir. Ayrıca, suyu bir tepeye pompalamak, yani "pompalı depolamalı hidroelektrik", dünyanın toplam enerji depolama kapasitesinin %90'ından fazlasını oluşturmaktadır.
Ancak hidroelektrik enerjisinin muazzam etkisine rağmen, ABD'de bu konuda pek bir şey duymuyoruz. Son birkaç on yılda rüzgar ve güneş enerjisinin fiyatları düşerken, erişilebilirliği hızla arttı; buna karşılık, ülke zaten coğrafi olarak en ideal konumlarda hidroelektrik santralleri inşa ettiği için yerli hidroelektrik üretimi nispeten istikrarlı kaldı.
Uluslararası alanda ise durum farklı. Çin, son birkaç on yılda binlerce yeni, genellikle devasa hidroelektrik baraj inşa ederek ekonomik genişlemesini destekledi. Afrika, Hindistan ve Asya ile Pasifik'teki diğer ülkeler de aynı şeyi yapmaya hazırlanıyor.
Ancak sıkı çevresel denetim olmadan genişleme sorunlara yol açabilir, çünkü barajlar ve rezervuarlar nehir ekosistemlerini ve çevredeki yaşam alanlarını bozmaktadır ve son çalışmalar rezervuarların daha önce sanıldığından daha fazla karbondioksit ve metan yayabileceğini göstermektedir. Ayrıca, iklim kaynaklı kuraklık, hidroelektrik enerjisini daha az güvenilir bir enerji kaynağı haline getirmektedir; zira Amerikan Batısı'ndaki barajlar elektrik üretim kapasitelerinin önemli bir kısmını kaybetmiştir.
"Tipik bir yılda, Hoover Barajı yaklaşık 4,5 milyar kilovat saat enerji üretiyor," diyor ikonik Hoover Barajı'nın yöneticisi Mark Cook. "Gölün şu anki durumu göz önüne alındığında, bu rakam 3,5 milyar kilovat saate daha yakın."
Ancak uzmanlar, %100 yenilenebilir bir gelecekte hidroelektrik enerjisinin büyük bir rol oynayacağını, bu nedenle bu zorlukların nasıl azaltılacağını öğrenmenin şart olduğunu söylüyor.
Yerli hidroelektrik
2021 yılında, hidroelektrik enerjisi ABD'de şebeke ölçekli elektrik üretiminin yaklaşık %6'sını ve yenilenebilir elektrik üretiminin %32'sini oluşturuyordu. Yurtiçinde, 2019 yılına kadar en büyük yenilenebilir enerji kaynağıydı, ancak daha sonra rüzgar enerjisi tarafından geçildi.
ABD'nin önümüzdeki on yılda hidroelektrik enerjisinde önemli bir büyüme göstermesi beklenmiyor; bunun nedenlerinden biri de zahmetli lisanslama ve izin süreçleri.
Ulusal Hidroelektrik Birliği Başkanı ve CEO'su Malcolm Woolf, "Lisanslama sürecinden geçmek on milyonlarca dolar ve yıllarca süren çaba gerektiriyor. Ve bu tesislerin bazılarının, özellikle de daha küçük olanların, bu parası veya zamanı yok" diyor. Tek bir hidroelektrik santralinin lisanslanması veya yeniden lisanslanması sürecinde düzinelerce farklı kurumun yer aldığını tahmin ediyor. Sürecin, bir nükleer santralin lisanslanmasından daha uzun sürdüğünü söylüyor.
ABD'deki ortalama hidroelektrik santralinin 60 yaşından büyük olması nedeniyle, birçoğunun yakında yeniden lisanslandırılması gerekecek.
Woolf, "Bu nedenle, ülkemizde esnek, karbon salınımı yapmayan enerji üretimini artırmaya çalıştığımız bir dönemde, çok sayıda lisansın iptal edilmesiyle karşı karşıya kalabiliriz ki bu da ironik bir durum," dedi.
Ancak Enerji Bakanlığı, eski santrallerin modernize edilmesi ve mevcut barajlara ek güç sağlanması yoluyla yerli büyüme potansiyeli olduğunu belirtiyor.
Woolf, "Ülkemizde 90.000 baraj var, bunların çoğu sel kontrolü, sulama, su depolama ve rekreasyon amaçlı inşa edildi. Bu barajların sadece %3'ü elektrik üretimi için kullanılıyor," dedi.
Sektördeki büyüme aynı zamanda, güneş ışığı olmadığında ve rüzgar esmediğinde kullanılmak üzere fazla enerjiyi depolayarak yenilenebilir enerjiyi "dengelemenin" bir yolu olarak giderek daha fazla ilgi gören pompajlı depolamalı hidroelektrik santrallerinin genişlemesine de bağlıdır.
Pompalı depolama tesisi elektrik ürettiğinde, tıpkı normal bir hidroelektrik santrali gibi çalışır: Su, üst rezervuardan alt rezervuara doğru akar ve yol boyunca elektrik üreten bir türbini döndürür. Fark ise, pompalı depolama tesisinin şebekeden gelen elektriği kullanarak suyu aşağıdan yukarıya, üst rezervuara pompalayarak yeniden şarj olabilmesidir; böylece ihtiyaç duyulduğunda serbest bırakılabilecek potansiyel enerjiyi depolar.
Pompalı depolama sistemlerinin günümüzde yaklaşık 22 gigawatt elektrik üretim kapasitesi bulunurken, geliştirme aşamasında 60 gigawatt'ın üzerinde proje önerisi de mevcut. Bu rakam, Çin'den sonra ikinci sırada yer alıyor.
Son yıllarda, pompajlı depolama sistemleri için izin ve lisans başvuruları önemli ölçüde artmış ve yeni teknolojiler değerlendirilmektedir. Bunlar arasında, rezervuarların hiçbirinin dış su kaynağına bağlı olmadığı "kapalı devre" tesisler veya rezervuar yerine tank kullanan daha küçük tesisler yer almaktadır. Her iki yöntemin de çevreye daha az zarar vermesi muhtemeldir.
Emisyonlar ve kuraklık
Nehirlerin barajlarla kapatılması veya yeni rezervuarların oluşturulması, balık göçünü engelleyebilir ve çevredeki ekosistemleri ve yaşam alanlarını tahrip edebilir. Barajlar ve rezervuarlar, tarih boyunca genellikle yerli veya kırsal topluluklar olmak üzere on milyonlarca insanın yerinden edilmesine bile neden olmuştur.
Bu zararlar yaygın olarak kabul edilmektedir. Ancak yeni bir sorun olan barajlardan kaynaklanan emisyonlar, giderek daha fazla dikkat çekmektedir.
Çevre Koruma Fonu'nda kıdemli iklim bilimcisi olan Ilissa Ocko, "İnsanların farkında olmadığı şey, bu rezervuarların aslında atmosfere çok miktarda karbondioksit ve metan saldığıdır; bunların ikisi de güçlü sera gazlarıdır" dedi.
Emisyonlar, bir alan su altında bırakılarak rezervuar oluşturulduğunda parçalanan ve metan gazı açığa çıkaran çürüyen bitki örtüsü ve diğer organik maddelerden kaynaklanmaktadır. Ocko, "Genellikle bu metan daha sonra karbondioksite dönüşür, ancak bunun için oksijene ihtiyaç vardır. Ve eğer su gerçekten çok sıcaksa, alt katmanlardaki oksijen azalır," diyerek metanın atmosfere salındığını belirtti.
Dünyayı ısıtma söz konusu olduğunda, metan, salınımından sonraki ilk 20 yıl boyunca CO2'den 80 kat daha güçlüdür. Şimdiye kadar yapılan araştırmalar, Hindistan ve Afrika gibi dünyanın daha sıcak bölgelerinde daha fazla kirliliğe neden olan santrallerin bulunduğunu gösterirken, Ocko, Çin ve ABD'deki rezervuarların özellikle endişe verici olmadığını söylüyor. Ancak Ocko, emisyonları ölçmek için daha sağlam bir yönteme ihtiyaç olduğunu belirtiyor.
"Ve ardından, emisyonları azaltmak için her türlü teşvik veya farklı yetkililer tarafından çok fazla emisyon yapmadığınızdan emin olmak için düzenlemeler olabilir," dedi Ocko.
Hidroelektrik enerjisi için bir diğer büyük sorun da iklim kaynaklı kuraklıktır. Sığ rezervuarlar daha az enerji üretir ve bu durum, son 1200 yılın en kurak 22 yıllık dönemini yaşayan Amerikan Batısı için özellikle endişe vericidir.
Glen Canyon Barajı'nı besleyen Powell Gölü ve Hoover Barajı'nı besleyen Mead Gölü gibi rezervuarlar daha az elektrik ürettikçe, fosil yakıtlar bu açığı kapatıyor. Bir çalışma, 2001-2015 yılları arasında, kuraklığın neden olduğu hidroelektrikten uzaklaşma nedeniyle batıdaki 11 eyalette ek olarak 100 milyon ton karbondioksit salınımı gerçekleştiğini ortaya koydu. Kaliforniya için özellikle zorlu geçen 2012-2016 yılları arasında yapılan bir başka çalışma ise, kaybedilen hidroelektrik üretiminin eyalete 2,45 milyar dolara mal olduğunu tahmin ediyor.
Tarihte ilk kez Lake Mead'de su kıtlığı ilan edildi ve bu durum Arizona, Nevada ve Meksika'da su tahsislerinde kesintilere yol açtı. Şu anda 1.047 fit olan su seviyesinin daha da düşmesi bekleniyor; zira Sulama Bürosu, Glen Canyon Barajı'nın elektrik üretmeye devam edebilmesi için Lake Mead'in yukarısında bulunan Lake Powell'da suyu tutma gibi eşi benzeri görülmemiş bir adım attı. Eğer Lake Mead'in su seviyesi 950 fitin altına düşerse, artık elektrik üretemeyecektir.
Hidroelektrik enerjisinin geleceği
Mevcut hidroelektrik altyapısının modernleştirilmesi, verimliliği artırabilir, kuraklıkla ilgili kayıpların bir kısmını telafi edebilir ve santrallerin önümüzdeki uzun yıllar boyunca çalışabilmesini sağlayabilir.
2030 yılına kadar dünya genelinde eski santrallerin modernizasyonuna 127 milyar dolar harcanacak. Bu, küresel hidroelektrik yatırımlarının neredeyse dörtte birini ve Avrupa ile Kuzey Amerika'daki yatırımların yaklaşık %90'ını oluşturuyor.
Hoover Barajı'nda bu, türbinlerin bazılarının daha düşük rakımlarda daha verimli çalışacak şekilde yeniden düzenlenmesi, türbinlere su akışını kontrol eden daha ince kanatlı kapakların takılması ve verimliliği artırmak için türbinlere basınçlı hava enjekte edilmesi anlamına geldi.
Ancak dünyanın diğer bölgelerinde yatırımların büyük çoğunluğu yeni santrallere yöneliyor. Asya ve Afrika'daki büyük, devlete ait projelerin 2030 yılına kadar yeni hidroelektrik kapasitesinin %75'inden fazlasını oluşturması bekleniyor. Ancak bazıları bu tür projelerin çevre üzerindeki etkisinden endişe duyuyor.
Düşük Etkili Hidroelektrik Enstitüsü'nün Genel Direktörü Shannon Ames, "Naçizane fikrime göre, bunlar gereğinden fazla büyük inşa edilmişler. Gereksiz yere devasa kapasitelerle yapılmışlar," dedi ve ekledi: "Bunlar akarsu tipi hidroelektrik santralleri olarak da yapılabilir ve sadece farklı şekilde tasarlanabilirlerdi."
Nehir tipi hidroelektrik santrallerinde rezervuar bulunmadığından çevreye olan etkileri daha azdır, ancak üretim mevsimsel akışlara bağlı olduğundan talep üzerine enerji üretemezler. Nehir tipi hidroelektrik santrallerinin bu on yılda toplam kapasite artışlarının yaklaşık %13'ünü oluşturması beklenirken, geleneksel hidroelektrik santrallerinin %56'sını ve pompalanabilir hidroelektrik santrallerinin ise %29'unu oluşturacağı tahmin edilmektedir.
Ancak genel olarak, hidroelektrik enerji büyümesi yavaşlıyor ve 2030 yılına kadar yaklaşık %23 oranında daralması bekleniyor. Bu trendi tersine çevirmek büyük ölçüde düzenleyici ve izin süreçlerinin basitleştirilmesine, yüksek sürdürülebilirlik standartlarının belirlenmesine ve toplumun kabulünü sağlamak için emisyon ölçüm programlarının oluşturulmasına bağlı olacaktır. Daha kısa bir geliştirme süreci, geliştiricilerin enerji satın alma anlaşmaları elde etmelerine yardımcı olacak ve böylece getiriler garanti altına alınacağı için yatırımı teşvik edecektir.
Ames, “Bazen güneş ve rüzgar enerjisi kadar cazip görünmemesinin nedenlerinden biri de tesislerin vade sürelerinin farklı olmasıdır. Örneğin, bir rüzgar ve güneş enerjisi santrali genellikle 20 yıllık bir proje olarak değerlendirilir,” dedi. “Öte yandan, hidroelektrik santralleri 50 yıl süreyle lisanslanır ve işletilir. Hatta birçoğu 100 yıldır faaliyet gösteriyor… Ancak sermaye piyasalarımız bu kadar uzun vadeli bir getiriyi her zaman takdir etmiyor.”
Woolf'a göre, hidroelektrik ve pompajlı depolama geliştirme projeleri için doğru teşvikleri bulmak ve bunların sürdürülebilir bir şekilde yapılmasını sağlamak, dünyayı fosil yakıtlardan uzaklaştırmak için kritik önem taşıyacak.
“Diğer teknolojiler kadar manşetlerde yer almıyoruz. Ancak bence insanlar giderek hidroelektrik olmadan güvenilir bir elektrik şebekesine sahip olunamayacağının farkına varıyorlar.”
Yayın tarihi: 14 Temmuz 2022
