Hidroelektrostacijas 6 vides izmaksas (un 3 ieguvumi)

Hidroelektrostacija ir nozīmīgs enerģijas avots daudzos pasaules reģionos, nodrošinot 24% no visām pasaules vajadzībām pēc elektrības. Brazīlija un Norvēģija paļaujas gandrīz tikai uz hidroenerģiju. Amerikas Savienotajās Valstīs no 7 līdz 12% no visas elektrības saražo hidroenerģija; štatos, kas no tā visvairāk ir atkarīgi, ir Vašingtona, Oregona, Kalifornija un Ņujorka.

Hidroenerģija ir tāda, kad kustīgu daļu aktivizēšanai izmanto ūdeni, kas savukārt var darbināt dzirnavas, apūdeņošanas sistēmu vai elektrisko turbīnu (šajā gadījumā mēs varam izmantot terminu hidroelektrība). Parasti hidroelektrību ražo, ja ūdeni aiztur a aizsprosts, caur turbīnu tika novests lejā no krājuma un pēc tam tika atbrīvots zemāk esošajā upē. Ūdeni gan spiediena ietekmē izspiež no augšējā rezervuāra, gan velk smagums, un šī enerģija griežas ar turbīnu, kas savienota ar ģeneratoru, kas ražo elektrību. Retāk sastopamiem upes hidroelektrostacijām ir arī aizsprosts, bet aiz tā nav rezervuāra; turbīnas pārvieto upes ūdens, kas tām tek garām dabiskā plūsmas ātrumā.

Galu galā elektroenerģijas ražošana ir atkarīga no dabiskā ūdens cikla, lai piepildītu rezervuāru, padarot to par atjaunojamu procesu bez nepieciešamības izmantot fosilo kurināmo. Fosilā kurināmā izmantošana ir saistīta ar daudzām vides problēmām: piemēram, naftas ieguve no darvas smiltis rada gaisa piesārņojumu; fracking dabasgāze ir saistīta ar ūdens piesārņojumu; rodas fosilā kurināmā sadedzināšana klimata izmaiņas-inducēt siltumnīcefekta gāzu emisijas. Tāpēc mēs uz atjaunojamiem enerģijas avotiem domājam kā tīras fosilā kurināmā alternatīvas. Tomēr, tāpat kā visiem enerģijas avotiem, atjaunojamiem vai neatjaunojamiem, ar hidroelektrostaciju ir saistītas arī vides izmaksas. Šeit ir pārskats par dažām no šīm izmaksām, kā arī daži ieguvumi.

• Barjera zivm. Daudzas migrējošo zivju sugas peld augšup un lejup pa upēm, lai pabeigtu dzīves ciklu. Anadromās zivis, piemēram, lasis, shad vai Atlantijas stores, dodieties augšup, lai nārstu, un jaunas zivis peld uz upi, lai sasniegtu jūru. Katadromās zivis, tāpat kā amerikāņu zuši, dzīvo upēs, līdz tās peld uz okeānu, lai vairotos, un jaunie zuši (elfi) pēc izšķilšanās nonāk atpakaļ saldūdenī. Dambji acīmredzami bloķē šo zivju pāreju. Daži aizsprosti ir aprīkoti ar zivju kāpnēm vai citām ierīcēm, kas ļauj tām pārvietoties neskarti. Šo struktūru efektivitāte ir diezgan mainīga, bet uzlabojas.
• Plūdu režīma izmaiņas. Aizsprosti var buferēt lielus, pēkšņus ūdens daudzumus pēc stipra lietus pavasara kausēšanas. Tā var būt laba lieta pakārtotajām kopienām (sk. Ieguvumus zemāk), bet tas arī upi nomoka no periodiskas pieplūduma nogulšņu uzkrāšanās un novērš dabiskās lielās plūsmas, regulāri atjaunojot upes gultni, kas atjauno ūdens dzīvotni dzīvi. Lai atjaunotu šos ekoloģiskos procesus, varasiestādes periodiski izlaiž lielu daudzumu ūdens Kolorādo upē, pozitīvi ietekmējot vietējo upi līdzās upei.
• Temperatūras un skābekļa modulācija. Atkarībā no aizsprosta konstrukcijas ūdens, kas izplūst lejpus, bieži nāk no rezervuāra dziļākajām daļām. Tāpēc ūdens temperatūra gada laikā ir gandrīz vienāda ar aukstu temperatūru. Tas negatīvi ietekmē ūdens dzīvi, pielāgojoties lielām sezonālām ūdens temperatūras izmaiņām. Tāpat zems skābekļa līmenis izdalītajā ūdenī var nogalināt ūdens dzīvi lejtecē, bet problēmu var mazināt, sajaucot gaisu ūdenī pie izplūdes vietas.
• Iztvaikošana. Rezervuāri palielina upes virsmas laukumu, tādējādi palielinot iztvaikošanai zaudētā ūdens daudzumu. Karstos, saulainos reģionos zaudējumi ir satriecoši: iztvaicējot rezervuāru, tiek zaudēts vairāk ūdens, nekā tiek izmantots mājas patēriņam. Kad ūdens iztvaiko, izšķīdušie sāļi tiek atstāti aiz muguras, palielinot sāļuma līmeni lejtecē un kaitējot ūdens dzīvībai.
• Dzīvsudraba piesārņojums. Dzīvsudrabs tiek novietots veģetācijas lielā attālumā pret vēju no ogļu dedzināšanas spēkstacijām. Kad tiek izveidoti jauni rezervuāri, dzīvsudrabs, kas atrodams tagad iegremdētajā veģetācijā, izdalās un baktērijas pārvēršas metildzīvsudrabā. Šis metildzīvsudrabs kļūst arvien koncentrētāks, jo tas pārvietojas augšup pa pārtikas ķēdi (procesu, ko sauc par biomagnifikāciju). Pēc tam plēsīgo zivju patērētāji, ieskaitot cilvēkus, tiek pakļauti toksiskā savienojuma bīstamām koncentrācijām.
• Metāna emisijas. Rezervuāri bieži kļūst piesātināti ar barības vielām, kas rodas, sadaloties veģetācijai vai tuvējiem lauksaimniecības laukiem. Šīs barības vielas patērē aļģes un mikroorganismi, kas savukārt izdala lielu daudzumu metāna, kas ir spēcīga siltumnīcefekta gāze. Šī problēma vēl nav pietiekami pētīta, lai saprastu tās patieso apmēru.

• Plūdu kontrole. Rezervuāra līmeni var pazemināt, gaidot stipru lietu vai sniega kausēšanu, buferizējot kopienas lejup pa straumi no bīstamajiem upju līmeņiem.
• Atpūta. Lielus rezervuārus bieži izmanto tādām atpūtas aktivitātēm kā makšķerēšana un laivošana.
• Alternatīva fosiliem kurināmajiem. Ražojot hidroelektrību, siltumnīcefekta gāzu neto daudzums ir mazāks nekā fosilā kurināmā. Kā daļa no enerģijas avotiem hidroelektrostacija ļauj vairāk paļauties uz vietējiem enerģija, nevis fosilā kurināmā ieguve ārzemēs, vietās ar mazāk stingru vidi noteikumi.

Tā kā vecāku aizsprostu ekonomiskie ieguvumi mazinās, kamēr palielinās vides izmaksas, mēs novērojam, ka aizsprostu nojaukšana un nojaukšana ir palielinājusies. Šīs aizsprostu noņemšanas ir iespaidīgas, bet pats galvenais - tās ļauj zinātniekiem novērot, kā upēs tiek atjaunoti dabiskie procesi.

Liela daļa šeit aprakstīto vides problēmu ir saistītas ar liela mēroga hidroelektrostaciju projektiem. Ir daudz ļoti mazu projektu (kurus bieži sauc par “mikrohidro”), kur tie ir pamatoti novietotas mazas turbīnas izmanto neliela apjoma straumes, lai ražotu elektrību vienai mājai vai apkārtne. Šiem projektiem ir maza ietekme uz vidi, ja tie ir pareizi izstrādāti.

• Filho, Geraldo Lucio Tiago, Ivans Felipe Silva dos Santos un Regīna Mambeli Barros. "Mazo hidroelektrostaciju izmaksu tāme, pamatojoties uz izmēru koeficientu." Atjaunojamās un ilgtspējīgās enerģijas pārskati 77 (2017): 229–38. Drukāt.
• Forsunds, soms R. "Hidroenerģijas ekonomika." Springers, 2007.
• Hankoks, Kathleen J un Benjamin K Sovacool. "Starptautiskā politiskā ekonomika un atjaunojamā enerģija: hidroelektrostacijas un resursu lāsts." Starptautisko pētījumu apskats 20.4 (2018): 615–32. Drukāt.
• Johansons, Per-Olovs un Bengsts Kristroms. "Hidroelektrostaciju ekonomiskās un sociālās izmaksas." Ūmeo, Zviedrija: Ūmeo Universitātes Ekonomikas katedra, 2018. gads. Drukāt.
• , red. "Hidroenerģijas konfliktu mūsdienu izmaksu un ieguvumu analīze." Čeltenhema, Lielbritānija: Edvards Elgars, 2011. gads.
• , red. "Ūdens projektu novērtēšanas ekonomika: hidroenerģija salīdzinājumā ar citiem izmantošanas veidiem." Springers, 2012. gads.