Przyszłość energetyki wodnej na świecie

fot. Tim Pearce, Los Gatos/CC/Flickr

Przewidywanie przepływów rzek w nadchodzących dziesięcioleciach jest nie lada wyzwaniem, ale pewne jest, że elektrownie wodne mają ciągle ogromny potencjał do wykorzystania.

Energia rzek, z 850 do 900 gigawatami zainstalowanej mocy, stanowi jedną piątą energii elektrycznej wytwarzanej na świecie. Ponad 60 krajów uzyskuje ponad połowę energii elektrycznej z elektrowni wodnych. Jednak bardzo trudno jest oszacować, ile elektrowni wodnych będzie dostępnych w przyszłości oraz jak poradzą sobie narody w dużym stopniu od nich uzależnione.

Stare sposoby prognozowania strumienia przepływu poprzez zapisy przeszłych przepływów i projektowanie zapór wodnych w oparciu o te kwoty są "coraz bardziej skomplikowane ze względu na zmiany klimatu" – twierdzi Dennis Lettenmaier, profesor inżynierii lądowej i środowiska na Uniwersytecie Waszyngtona w Seattle. Według prof. Lettenmaiera w obecnych warunkach nie jest to już rzetelna metoda i powinno się od niej odchodzić.

W rzeczywistości, w miarę jak postępują zmiany klimatu na świecie, zarówno ze względu na naturalne wahania oraz wpływ człowieka, przewidywanie przyszłej zmienności może prowadzić do mylących prognoz. Badanie zlecone przez rząd Australii dowiodło, że średnia dostępność wód powierzchniowych dorzecza Murray-Darling w południowo wschodniej Australii, które jest bardzo istotne dla australijskiego rolnictwa, może zmniejszyć się aż o 34% do roku 2030 lub wzrosnąć nawet o 11%.

W tropikalnych i umiarkowanych szerokościach geograficznych zasoby wód płynących zmniejszają się lub całkowicie wysychają. Badanie z 2009 roku przeprowadzone przez National Center for Atmospheric Research (NCAR) w amerykańskim stanie Kolorado wykazało, że w latach 1948 - 2004 zaszły "istotne zmiany" w przepływach wód niemal trzeciej części największych rzek na świecie; Zmiany spowodowały 6% spadek zasobów słodkiej wody wpływającej do Pacyfiku i o 3% mniej do Oceanu Indyjskiego. Natomiast drenaż do Oceanu Arktycznego wzrósł o około 10%.

Tendencje zmian w przepływie wód w latach 1948-2004 wg badania NCAR:

Wysychające rzeki spowodowały zmniejszenie lub nawet całkowite wyłączenie (gdy woda w zbiornikach spadła poniżej krytycznego poziomu) wytwarzania energii na niektórych istniejących zaporach. W wyniku tego kraje dotknięte suszą, takie jak Kenia, Filipiny czy Wenezuela doświadczyły okresowych przerw w dostawie energii elektrycznej i jej racjonowania w ostatnich latach. Aby zrekompensować te straty Kenia inwestuje w źródła energii geotermalnej i wiatrowej.

Wyzwaniu prognozowania próbowali stawić czoła naukowcy z Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii. Przy użyciu 12 modeli klimatycznych, z których co najmniej 8 musi się zgodzić, aby potwierdzić ich wyniki, zbadali jakim zmianom najprawdopodobniej ulegną rzeki na świecie w ciągu najbliższych 40 lat i jakie to będzie miało konsekwencje dla produkcji energii wodnej. Okazało się, że podczas gdy na obszarach umiarkowanych szerokości geograficznych na ogół przepływy rzek ulegną zmniejszeniu, a tym samym spadnie tam produkcja energii wodnej, to na niektórych obszarach, takich jak północna Europa, wschodnia Afryka i południowo-wschodnia Azja, prawdopodobnie obserwowany będzie wzrost przepływów.

Zgodnie z oczekiwaniami, najbardziej zagrożone są te obszary, które są silnie zależne od energii wodnej i będą musiały stawić czoła zmniejszenie dopływu rzek. Przykładowo w Afryce Południowej, bardziej suche warunki w 2050 roku mogą oznaczać spadek mocy elektrowni wodnych o 70 gigawatogodzin rocznie. Afganistan, Tadżykistan, Wenezuela i pewne części Brazylii również mogą być mocno dotknięte.

Przewidywane zmiany w zakresie wytwarzania energii wodnej  do roku 2050:

Według pochodzącego z Zambii Bymana Hamududu, jednego z głównych naukowców norweskiego projektu, Norwegia i inne kraje położone daleko na północ, gdzie przepływ rzek prawdopodobnie wzrośnie, będą mogły łatwo dostosować się do zmieniających warunków, na przykład poprzez dodanie turbiny do już istniejących tam aby dobrze wykorzystać dodatkowy potencjał przepływu.

W innych miejscach, gdzie przepływy prawdopodobnie wzrosną, a zwłaszcza we wschodniej Afryce jest raczej wątpliwe, że wzrost ten będzie wykorzystany, ponieważ kraje mogą nie mieć zdolności, zasobów czy woli politycznej do rozwoju energetyki wodnej - twierdzi Hamududu.

Niewiele można zrobić w miejscach, które będą doświadczały zmniejszenia odpływu rzek. Ale w przypadku niektórych hydroelektrowni, takich jak kultowa Zapora Hoovera na rzece Kolorado w USA, rozważana jest wymiana turbin na nowe, które będą pracować bardziej wydajnie przy niższych stanach wody.

Aktualnie elektrownie wodne budowane są na złamanie karku w krajach takich jak Brazylia, Chiny, Indie, nawet jeśli długofalowe konsekwencje nie są do końca jasne. Często ku rozczarowaniu ekologów na całym świecie, a także społeczności, które budowa dotyka najbardziej.

W niektórych miejscach wiele przemawia za budową hydroelektrowni o większych mocach. Według Międzynarodowego Stowarzyszenia Energetyki Wodnej (IHA) w Afryce rozwijanych jest tylko około 7% potencjału gospodarczego na nowe projekty elektrowni wodnych.

- Zbliżenie Afryki do poziomu rozwoju elektrowni wodnych w Stanach Zjednoczonych i Europie (odpowiednio 70% i 75% potencjału) dostarczyłoby ogromnych zasobów energii dla tego kontynentu - mówi dyrektor zarządzający IHA Michael Fink. - Poziomy te mogą być najlepszym kompromisem między rozwijaniem energetyki wodnej i zachowaniem niektórych rzek w ich naturalnym stanie.

Wyzwania związane z przewidywaniem, jak w najbliższych latach wykonywane będą zapory wodne, a także zdolność rządów krajów rozwijających się do ich utrzymywania i eksploatacji, czyni te źródła energii bardziej ryzykownymi, a w niektórych przypadkach wręcz wątpliwymi, inwestycjami.

spectrum.ieee.org

ucar.edu