Рівень води в озері Пауелл падає через два десятиліття посухи. Біле «кільце для ванни» на стінах каньйону свідчить про занепад. Джастін Салліван / Getty Images
Вода в озері Пауелл, одному з найбільших резервуарів країни, впала настільки низько через західну посуху, що федеральні чиновники вдаючись до екстрених заходів щоб уникнути відключення гідроелектростанції на греблі Глен-Каньйон.
Гребля в Арізоні, яка забезпечує електроенергією сім штатів, це не єдина гідроелектростанція в США, яка потрапила в біду.
Знакова гребля Гувера, також на річці Колорадо, є зменшив потік води та виробництво електроенергії. Каліфорнія закрила гідроелектростанцію на греблі Оровілл на п'ять місяців через низький рівень води в 2021 році, і чиновники попереджав, що те ж саме може статися В 2022.
На північному сході, проблема зміни клімату вплинула на греблі гідроелектростанцій – надто багато опадів одночасно.
Сполучені Штати мають понад 2,100 оперативних дамби гідроелектростанцій, з місцеположеннями майже в кожному штаті. Вони відіграють важливу роль у своїх регіональних електричних мережах. Але більшість з них були побудовані в минулому столітті в інших кліматичних умовах, ніж сьогодні.
Оскільки глобальні температури підвищуються, а клімат продовжує змінюватися, конкуренція за воду буде посилюватися, а спосіб управління гідроелектроенергією в регіонах і в електричній мережі США повинен буде розвиватися. We вчитися виробництво гідроенергії в країні на системному рівні як інженери. Ось три ключові речі, які слід зрозуміти про одне з найстаріших джерел відновлюваної енергії в країні в умовах мінливого клімату.
Гідроенергетика може робити те, що інші електростанції не можуть
Гідроенергетика сприяє 6-7% усієї виробленої електроенергії у США, але це важливий ресурс для управління електричними мережами США.
Оскільки його можна швидко вмикати та вимикати, гідроелектростанція може допомогти контролювати щохвилинні зміни попиту та пропозиції. Це також може допомогти електромережам швидко повертатися назад коли відбуваються відключення. Гідроенергетика становить близько 40% електричних мереж США, які можна запустити без додаткового джерела живлення протягом затемненнячастково тому, що паливо, необхідне для виробництва електроенергії, — це просто вода, що міститься в резервуарі за турбіною.
Крім того, це також може служити гігантською батареєю для сітки. У США є понад 40 гідроелектростанцій, які перекачують воду вгору у водойму, а потім направляють її через турбіни для виробництва електроенергії за потреби.
Таким чином, хоча гідроелектростанція становить невелику частину виробництва, ці греблі є невід’ємною частиною підтримки енергопостачання США.
Зміна клімату по-різному впливає на гідроенергетику в різних регіонах
У глобальному масштабі посуха вже призвела до зниження гідроенергії покоління. Як зміна клімату впливає на гідроенергетику у США подальший розвиток буде значною мірою залежати від розташування кожного заводу.
У районах, де танення снігу впливає на стік річки, очікується, що гідроенергетичний потенціал зросте взимку, коли випадає більше снігу у вигляді дощу, але потім зменшиться влітку, коли залишиться менше снігового покриву. тала вода. Очікується, що така закономірність буде відбуватися в більшій частині західної частини США разом із погіршенням багаторічних посух, які можуть зменшити деяке виробництво гідроенергії, залежно від того, скільки ємність зберігання водойма має.
Північний схід має іншу проблему. Там сильні опади, які можуть викликати повені очікується зростання. Більше опадів може збільшити потенціал виробництва електроенергії, і є дискусії щодо модернізації більшої кількості існуючих дамб для виробництва гідроенергії. Але оскільки багато гребель там також використовуються для боротьби з повенями, є можливість додаткового виробництва енергія від цього збільшення кількості опадів може бути втрачено, якщо вода буде випущена через переливний канал.
на півдні США, зменшення кількості опадів і посилення посухи очікуються, що, ймовірно, призведе до зниження виробництва гідроенергії.
Деякі оператори мереж стикаються з більшими проблемами
Вплив цих змін на енергетичну мережу країни буде залежати від того, як керується кожною частиною мережі.
Агентства, відомі як органи балансування, керують попитом і постачанням електроенергії у своєму регіоні в режимі реального часу.
Найбільшим балансуючим органом з точки зору виробництва гідроелектростанцій є Енергетична адміністрація Бонневіля на північному заході. Він може виробляти близько 83,000 59 мегават-годин електроенергії на рік на XNUMX греблях, головним чином у Вашингтоні, Орегоні та Айдахо. Сам по собі комплекс дамби Гранд-Кулі може виробляти достатньо енергії для 1.8 мільйонів будинків.
Значна частина цієї території має подібний клімат і зазнає зміни клімату приблизно так само й у майбутньому. Це означає, що регіональна посуха або безсніжний рік можуть одночасно вразити багатьох виробників гідроенергії Бонневільського управління електроенергії. Дослідники виявили, що клімат цього регіону впливає на гідроенергетику представляти як ризик, так і можливість для операторів мереж за рахунок збільшення проблем управління влітку, але також зниження дефіциту електроенергії взимку.
Органи балансування та кількість гідроелектростанцій у кожній. Лорен Денніс, CC BY-ND
На Середньому Заході – інша історія. Незалежний системний оператор Midcontinent, або MISO, має 176 гідроелектростанцій на території, що на 50% більша за площу Бонневіля, від північної Міннесоти до Луїзіани.
Оскільки її гідроелектростанції, швидше за все, відчувають різні кліматичні та регіональні впливи в різний час, MISO і аналогічні широкі оператори мають можливість збалансувати дефіцит гідроенергії в одній області з генерацією в інших областях.
Розуміння цих регіональних кліматичних впливів стає дедалі важливішим для планування електропостачання та захисту безпеки мережі, оскільки органи балансування працюють разом, щоб утримувати світло.
Наближаються нові зміни
Зміна клімату – не єдиний фактор, який вплине на майбутнє гідроенергетики. Конкурентні вимоги вже впливають чи призначена вода для виробництва електроенергії чи інших цілей, таких як зрошення та пиття.
Закони та розподіл води також змінюються з часом і змінюють спосіб управління водою через водойми, впливаючи на гідроелектроенергію. Збільшення використання відновлюваної енергії та потенціал використання деяких гребель і водосховищ для зберігання енергії також може змінити рівняння.
Важливість гідроенергетики в електромережі США означає, що більшість гребель, ймовірно, залишиться тут, але зміна клімату змінить спосіб використання та управління цими електростанціями.
про автора
Кейтлін Грейді, асистент кафедри цивільної та екологічної інженерії та науковий співробітник Інституту рок-етики, Penn State та Лорен Денніс, к.т.н. Студент кафедри будівництва та кліматології, Penn State
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Схожі книги:
Майбутнє, яке ми обираємо: виживання кліматичної кризи
Крістіана Фігерес і Том Ріветт-Карнак
Автори, які відіграли ключову роль у Паризької угоді про зміну клімату, пропонують ідеї та стратегії подолання кліматичної кризи, включаючи індивідуальні та колективні дії.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Нежитлова Земля: життя після потепління
Девід Уоллес-Уеллс
У цій книзі досліджуються потенційні наслідки нестримної зміни клімату, включаючи масове вимирання, дефіцит їжі та води та політичну нестабільність.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Міністерство майбутнього: роман
Кім Стенлі Робінсон
Цей роман уявляє світ найближчого майбутнього, що бореться з наслідками зміни клімату, і пропонує бачення того, як суспільство може змінитися, щоб подолати кризу.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Під білим небом: природа майбутнього
автор: Елізабет Колберт
Автор досліджує вплив людини на світ природи, включаючи зміну клімату, і потенціал технологічних рішень для вирішення екологічних проблем.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Недолік: Найбільш всеосяжний план, який пропонувався змінити глобальне потепління
під редакцією Пола Хокена
У цій книзі представлено комплексний план боротьби зі зміною клімату, включаючи рішення для багатьох секторів, таких як енергетика, сільське господарство та транспорт.
