Pagplano ng Isang Kalikasan na Positibong Landas Patungo sa Sustainable Energy Future

Ang papalapit na UN Climate Change Conference (COP27), na gaganapin sa Egypt sa Nobyembre, ay nakatuon ng pansin sa mga landas na kailangan upang makamit ang mga pandaigdigang target sa klima. Ang mabilis na decarbonization ng mga ekonomiya ay sentro sa pagpapatatag ng klima, kabilang ang pagkamit ng mga net zero power system pagsapit ng 2050. Ngunit sa pagharap din ng mundo sa isang krisis sa kalikasan/biodiversity at nagsusumikap na makamit ang isang hanay ng mga layunin sa pag-unlad, ang mga landas na ito ay dapat na salik sa kanilang epekto sa mga komunidad at ecosystem; ang pag-stabilize ng klima ay dapat magsumikap na maging pare-pareho sa pagpapanatili ng mga life support system ng Earth.

Ilan sa mga projection para sa kung ano ang kinakailangan upang makamit ang mga sistema ng kuryente na naaayon sa 1.5° Ang C klima target ay nagtatampok ng pagdodoble ng pandaigdigang kapasidad ng hydropower, tulad ng mga mula sa International Energy Agency (IEA) at ang International Renewable Energy Agency (IRENA). Bagama't iyon ay isang mas maliit na proporsyonal na pagtaas kaysa sa iba pang mga renewable tulad ng hangin at solar PV, na inaasahang tataas ng higit sa dalawampung beses, gayunpaman, ang pagdodoble ng pandaigdigang kapasidad ng hydropower ay kumakatawan sa isang dramatikong pagpapalawak ng mga pangunahing imprastraktura na makakaapekto sa mga ilog sa mundo - at ang magkakaibang mga benepisyong ibinibigay nila sa mga lipunan at ekonomiya mula sa mga pangisdaan sa tubig-tabang na nagpapakain ng daan-daang milyon sa pagpapagaan ng baha at matatag na mga delta.

Isang-katlo lamang ng pinakamalaking ilog sa mundo ang nananatiling malayang dumadaloy – at ang pagdodoble ng pandaigdigang kapasidad ng hydropower ay magreresulta sa pag-damming ng halos kalahati ng mga iyon, habang bumubuo ng mas mababa sa 2% ng kinakailangang renewable generation sa 2050.

Halos lahat ng mga bagong proyekto ng enerhiya, kabilang ang hangin at solar, ay magdudulot ng ilang negatibong epekto, ngunit ang pagkawala ng isang pangunahing uri ng ekosistema—malalaki, malayang umaagos na mga ilog—sa sukat na iyon. magkakaroon ng malaking tradeoff para sa mga tao at kalikasan sa pandaigdigang antas. Dahil dito, ang pagpapalawak ng hydropower ay nangangailangan ng partikular na maingat na pagpaplano at paggawa ng desisyon. Dito, sinusuri ko ang ilang pangunahing isyu na may kaugnayan para sa pagsusuri ng hydropower, kabilang ang mga isyu na madalas na hindi maintindihan.

Ang maliit na hydropower ay madalas na ipinapalagay na sustainable o mababang epekto, ngunit madalas na hindi iyon ang kaso. Ang maliit na hydropower ay hindi pare-parehong tinukoy (halimbawa, ang ilang mga bansa ay nag-uuri ng 'maliit na hydropower' bilang anumang bagay na hanggang 50 MW) ngunit kadalasan ay ikinategorya bilang mga proyektong mas mababa sa 10 MW. Dahil ang mga proyekto ng ganoong laki ay madalas na ipinapalagay na may maliit na epekto sa kapaligiran, ang maliliit na hydropower na proyekto ay kadalasang tumatanggap ng mga insentibo o subsidyo at/o nakikinabang mula sa limitadong pagsusuri sa kapaligiran. Gayunpaman, ang paglaganap ng maliliit na hydropower dam ay maaaring magdulot ng malaking pinagsama-samang epekto. Dagdag pa, kahit na ang isang maliit na proyekto sa isang partikular na mahirap na lokasyon ay maaaring magdulot ng nakakagulat na malalaking negatibong epekto.

Ang run-of-river hydropower ay madalas ding ipinakita bilang may limitadong negatibong epekto, ngunit ang ilan sa mga dam na may pinakamataas na epekto sa mga ilog ay mga run-of-river dam. Ang mga run-of-river dam ay hindi nag-iimbak ng tubig sa mahabang panahon; ang dami ng tubig na dumadaloy sa proyekto ay kapareho ng dami ng umaagos palabas ng proyekto – hindi bababa sa araw-araw. Gayunpaman, ang mga run-of-river na proyekto ay maaaring mag-imbak sa loob ng isang araw kapag sila ay nagpapatakbo para sa "hydropeaking," na nag-iimbak ng tubig sa buong araw at naglalabas nito sa loob ng ilang oras ng peak demand. Ang mode ng operasyon na ito ay maaaring magdulot ng malalaking negatibong epekto sa mga ecosystem sa ibaba ng ilog. Dahil ang mga run-of-river dam ay walang malalaking storage reservoir, hindi ito nagdudulot ng ilan sa mga malalaking epekto sa mga tao at mga ilog na nauugnay sa malalaking storage reservoir, kabilang ang malakihang paglilipat ng mga komunidad at mga pagkagambala sa mga pana-panahong pattern ng daloy ng ilog. Ngunit ang mga pagkakaibang ito ay madalas na humahantong sa mas malawak na mga generalization na ang mga run-of-river na proyekto ay walang epekto sa mga ilog - o kahit na ang run-of-river hydropower na iyon ay hindi nangangailangan ng dam. Bagama't ang ilang proyekto ng run-of-river ay hindi kasama ang isang dam sa buong channel, maraming malalaking proyekto ng run-of-river ang nangangailangan ng isang dam na humahati sa isang channel ng ilog (tingnan ang larawan sa ibaba). Ang hindi naaangkop na paglalahat na ito ay nagiging partikular na problema kapag ang mga tagapagtaguyod ng isang proyekto ay tumutukoy sa katayuan ng run-of-river nito bilang maikling-kamay para sa pangangatwiran na magkakaroon ito ng kaunting epekto. Ang "mamadaling paglalahat" na iyon ay ginamit ng mga tagapagtaguyod ng Xayaboury Dam sa Mekong River, na nagkakaroon ng malaking epekto sa parehong paglipat ng isda at ang pag-trap ng sediment na kailangan ng downstream delta.

Habang ang mga pagsusuri sa kapaligiran ng mga hydropower dam ay madalas na nakatuon sa mga lokal na kondisyon, ang mga negatibong epekto ay maaaring aktwal na magpakita ng kahit na daan-daang kilometro ang layo mula sa isang dam. Kapag hinaharangan ng mga hydropower dam ang paggalaw ng mga migratoryong isda, maaari silang magdulot ng mga negatibong epekto sa mga ecosystem sa buong basin ng ilog, parehong upstream at downstream ng dam. At dahil ang mga migratory fish ay kadalasang kabilang sa mga pinakamahalagang nag-aambag sa mga pangisdaan sa tubig-tabang, nagdudulot ito ng mga negatibong epekto sa mga tao, kahit na ang ilan na maaaring nakatira ng daan-daang kilometro mula sa isang dam site. Ang mga hydropower dam ay pangunahing nag-ambag sa dramatikong pandaigdigang pagkalugi ng migratoryong isda, na mayroon tinanggihan ng 76% mula noong 1970, na may mataas na profile na mga halimbawa tulad ng Columbia at Mekong ilog. Ang pangalawang long-distance na epekto ay sediment. Ang ilog ay higit pa sa daloy ng tubig, ito rin ay daloy ng sediment, tulad ng silt at buhangin. Ang mga ilog ay nagdeposito ng sediment na ito kapag sila ay pumasok sa karagatan, na lumilikha ng isang delta. Ang mga delta ay maaaring maging lubhang produktibo—para sa agrikultura at pangingisda—at higit sa 500 milyong tao ang nakatira ngayon sa mga delta sa buong mundo, kabilang ang mga nasa Nile, Ganges, Mekong at Yangtze. Gayunpaman, kapag ang isang ilog ay pumasok sa isang reservoir, ang agos ay bumagal nang husto, at ang karamihan sa mga sediment ay bumababa at "nakulong" sa likod ng dam. Nakukuha na ngayon ng mga reservoir ang humigit-kumulang isang-kapat ng pandaigdigang taunang daloy ng sediment—banlik at buhangin na makakatulong sa pagpapanatili ng mga delta sa harap ng pagguho at pagtaas ng lebel ng dagat. Ang ilang mga pangunahing delta, tulad ng Nile, ay nawala na ngayon ng higit sa 90% ng kanilang suplay ng sediment at ngayon ay lumulubog at lumiliit. Kaya, ang mga hydropower dam ay maaaring magkaroon ng malaking epekto sa mga pangunahing mapagkukunan sa malalaking ilog, kabilang ang mahalagang suplay ng pagkain sa buong mundo, ngunit, kadalasan, ang pagsusuri sa kapaligiran ng mga proyekto ng hydropower ay pangunahing nakatuon sa mga lokal na epekto.

Ang pagdaan ng mga isda sa paligid ng mga dam ay bihirang nagpapagaan sa mga negatibong epekto ng mga dam sa mga migratoryong isda. Ang daanan ng isda, tulad ng mga hagdan ng isda o kahit na mga elevator, ay isang karaniwang kinakailangan sa pagpapagaan para sa mga dam. Ang daanan ng isda ay orihinal na binuo sa mga ilog na may malakas na paglangoy at paglukso ng mga species ng isda, tulad ng salmon, ngunit ang mga istruktura ng daanan ay idinaragdag na ngayon sa mga dam sa malalaking tropikal na ilog—gaya ng Mekong o mga tributaries sa Amazon—bagama't may limitadong data. o mga halimbawa kung paano gumagana ang pagdaan ng isda sa mga ilog na ito. A 2012 na pagsusuri ng lahat ng peer-reviewed na pag-aaral sa pagganap ng pagpasa ng isda natagpuan na ang daanan ng isda ay mas mahusay para sa salmon kaysa sa iba pang uri ng isda; sa karaniwan, ang mga istruktura ay may 62% na rate ng tagumpay para sa paglangoy ng salmon sa itaas ng agos. Ang bilang na iyon ay maaaring mukhang mataas, ngunit karamihan sa mga isda ay dapat mag-navigate sa maramihang mga dam sa isang hilera; kahit na may medyo mataas na rate ng tagumpay na 62% sa bawat dam, wala pang isang-kapat ng salmon ang matagumpay na makapasa sa tatlong dam. Para sa hindi salmon, ang rate ng tagumpay ay 21% – kahit na may dalawang dam lang, 4% lang ng migrating na isda ang magiging matagumpay (tingnan sa ibaba). Higit pa rito, karamihan sa mga isda ay nangangailangan din ng paglipat sa ibaba ng agos, hindi bababa sa para sa larval o juvenile na isda, at ang rate ng pagpasa sa ibaba ng agos ay kadalasang mas mababa pa.

Ang hydropower ay hindi na ang pinakamababang gastos sa renewable generation na teknolohiya. Sa nakalipas na mga dekada, ang halaga ng hangin ay bumaba ng humigit-kumulang isang-katlo at ang halaga ng solar ay bumaba ng 90% - at ang mga pagbawas sa gastos na ito ay malamang na magpatuloy. Samantala, medyo tumaas ang average na halaga ng hydropower sa nakalipas na dekada, kung kaya't ang hangin sa pampang ay naging pinakamababang average na gastos sa mga renewable.. Kahit na ang average na gastos nito ay bahagyang mas mataas kaysa sa hydropower, solar projects ngayon tuloy-tuloy na nagtatakda ng rekord para sa pinakamababang gastos sa proyekto ng enerhiya.

Ang hydropower ang may pinakamataas na dalas ng mga pagkaantala at pag-overrun sa mga malalaking proyekto sa imprastraktura. Natuklasan ng isang pag-aaral ng EY na 80 porsiyento ng mga proyekto ng hydropower ang nakaranas ng mga overrun sa gastos na may average na overrun na 60 porsiyento. Pareho sa mga proporsyon na ito ang pinakamataas sa mga uri ng malalaking proyekto sa imprastraktura sa kanilang pag-aaral, kabilang ang mga fossil at nuclear power plant, mga proyekto sa tubig at mga proyekto ng hangin sa labas ng pampang. Natuklasan din ng pag-aaral na 60 porsiyento ng mga proyekto ng hydropower ay nakaranas ng mga pagkaantala na may average na pagkaantala ng halos tatlong taon, na nalampasan lamang ng mga proyekto ng karbon na may bahagyang mas mahabang average na pagkaantala.

Ang hydropower ay maaaring magbigay ng matatag na pagbuo o imbakan ng enerhiya bilang suporta sa mga variable na renewable tulad ng hangin at solar….

Ang hangin at solar ay ang nangungunang anyo ng bagong henerasyong idinaragdag bawat taon at ang mga pagtataya ay makikita ang mga low-carbon grids kung saan hangin at solar ang nangingibabaw na anyo ng henerasyon. Pero Ang mga matatag na grid ay mangangailangan ng higit pa kaysa sa hangin at solar, kakailanganin din nila ang ilang kumbinasyon ng matatag na henerasyon at storage na magbabalanse ng mga grids sa mga panahon—mula minuto hanggang linggo—kapag bumaba ang availability ng mga mapagkukunang iyon. Sa maraming mga grids, ang hydropower ay kabilang sa mga teknolohiya na maaaring magbigay ng matatag na enerhiya. Isang uri ng hydropower—pumped storage hydropower (PSH)—ang kasalukuyang nangingibabaw na anyo ng utility-scale storage sa mga grids (mga 95%). Sa isang proyekto ng PSH, ang tubig ay ibinobomba pataas kapag marami ang kuryente at nakaimbak sa itaas na reservoir. Kapag kailangan ng kuryente, ang tubig ay dumadaloy pabalik pababa sa mas mababang reservoir, na bumubuo ng kuryente para sa grid.

…ngunit ang mga serbisyong ito ay kadalasang maibibigay nang walang karagdagang pagkawala ng mga ilog na malayang umaagos. Ang pananaliksik na nakatuon sa mga opsyon para sa pagpapalawak ng grid ay nagpakita na ang mga bansa ay kadalasang nakakatugon sa hinaharap na pangangailangan para sa kuryente na may mababang carbon na mga opsyon na umiiwas sa mga bagong dam sa mga ilog na malayang umaagos, alinman sa pamamagitan ng mas malaking pamumuhunan sa hangin at solar para pamalit sa hydropower na may malaking negatibong epekto o sa pamamagitan ng maingat na paglalagay ng bagong hydropower na umiiwas sa pagbuo ng dam sa mga pangunahing ilog na malayang umaagos o sa mga protektadong lugar. Dagdag pa, ang dalawang reservoir ng isang pumped storage project ay maaaring itayo sa mga lokasyong malayo sa mga ilog at iikot ang tubig pabalik-balik sa pagitan ng mga ito. Nagmapa ang mga mananaliksik mula sa Australian National University Mga lokasyon ng 530,000 sa buong mundo na may naaangkop na topograpiya upang suportahan ang off-channel na pumped storage, na may maliit na bahagi lamang na kailangan upang makapagbigay ng sapat na storage para sa renewable-dominated grids sa buong mundo. Ang mga umiiral na reservoir o iba pang mga tampok tulad ng inabandunang mga hukay ng pagmimina ay maaari ding gamitin sa pumped storage projects.

Hindi lahat ng pandaigdigang senaryo na naaayon sa mga target sa klima ay may kasamang pagdodoble ng hydropower. Bagama't, ang ilang kilalang organisasyon (hal., IEA at IRENA) na nagmomodelo kung paano maaaring maging pare-pareho ang mga sistema ng kuryente sa hinaharap sa mga target ng klima ay may kasamang pagdodoble ng pandaigdigang kapasidad ng hydropower, hindi lahat ng ganoong sitwasyon. Halimbawa, habang ang mga modelo ng IEA at IRENA ay may kasamang hindi bababa sa 1200 GW ng bagong kapasidad ng hydropower pagsapit ng 2050, kabilang sa mga senaryo na ginamit ng Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) na naaayon sa 1.5° C target, humigit-kumulang isang-kapat ng mga ito kasama ang mas mababa sa 500 GW ng bagong hydropower. Katulad nito, ang Isang Modelo ng Climate sa Daigdig, naaayon din sa 1.5° C target, kasama lamang ang humigit-kumulang 300 GW ng bagong hydropower pagsapit ng 2050.

Ang pagbuo ng hydropower ay maaaring lumawak nang walang mga bagong dam Ang mga sistema ng kuryente ay maaaring magdagdag ng pagbuo ng hydropower nang hindi nagdaragdag ng mga bagong hydropower dam sa dalawang pangunahing paraan: (1) pag-retrofit ng mga kasalukuyang proyekto ng hydropower gamit ang mga modernong turbine at iba pang kagamitan; at (2) pagdaragdag ng mga turbine sa mga dam na hindi pinapagana. A pag-aaral ng US Department of Energy natagpuan na, na may tamang mga insentibo sa pananalapi, ang dalawang pamamaraang iyon ay maaaring magdagdag ng 11 GW ng hydropower sa fleet ng hydropower ng US, isang pagtaas ng 14% mula sa kapasidad ngayon. Kung ang katulad na potensyal ay makukuha sa ibang mga bansa sa buong mundo, iyon ay kumakatawan sa higit sa kalahati ng karagdagang pandaigdigang kapasidad ng hydropower na kasama sa Isang Modelo ng Climate sa Daigdig pagsapit ng 2050. Dagdag pa, ang pagdaragdag ng mga proyektong "floating solar" sa mga reservoir sa likod ng mga hydropower dam, na sumasaklaw sa 10% lamang ng kanilang ibabaw, ay maaaring magdagdag 4,000 GW ng bagong kapasidad, na may kakayahang makabuo ng humigit-kumulang dalawang beses na mas maraming kapangyarihan kaysa sa lahat ng hydropower ngayon.

Ang hydropower ay mahina sa pagbabago ng klima, na nagbibigay-diin sa halaga ng sari-saring grids. Ako ay nangunguna sa may-akda sa isang pag-aaral na natagpuan na, sa pamamagitan ng 2050, 61 porsiyento ng lahat ng pandaigdigang hydropower dam ay nasa mga basin na may napakataas o matinding panganib para sa tagtuyot, baha o pareho. Pagsapit ng 2050, 1 sa 5 kasalukuyang hydropower dam ang nasa mga lugar na may mataas na panganib sa baha dahil sa pagbabago ng klima, mula sa 1 sa 25 ngayon. A pag-aaral sa Nature Pagbabago ng Klima hinulaan na hanggang tatlong-kapat ng mga proyekto ng hydropower sa buong mundo ay magkakaroon ng nabawasang henerasyon dahil sa mga pagbabago sa hydrology na dulot ng klima sa kalagitnaan ng siglong ito. Ang mga bansang lubos na umaasa sa hydropower ay mahina sa tagtuyot at, sa maraming rehiyon, tataas ang panganib na ito. Halimbawa, ang hydropower ay nagbibigay ng halos lahat ng kuryente para sa Zambia at isang tagtuyot noong 2016 sa southern Africa naging dahilan ng pagbaba ng pambansang henerasyon ng kuryente ng Zambia ng 40%, na nagdudulot ng matinding pagkagambala at pagkalugi sa ekonomiya. Binibigyang-diin ng kahinaang ito ang halaga ng sari-saring pinagmumulan ng henerasyon sa loob ng mga grid.

Ang hydropower ay hindi palaging pinagtatalunan, ang karaniwang lupa ay matatagpuan. Bagama't ang mga organisasyon ng konserbasyon at ang sektor ng hydropower ay madalas na may pinagtatalunang ugnayan, makikita ang karaniwang batayan. Halimbawa, sa Estados Unidos, ang mga kinatawan ng sektor ng hydropower, kabilang ang National Hydropower Association (NHA), at ilang mga organisasyon ng konserbasyon ay bumuo ng isang "Hindi Karaniwang Dialogue para sa Hydropower” (buong pagsisiwalat: Kinatawan ko ang aking organisasyon, World Wildlife Fund-US, sa diyalogong ito). Ang mga kalahok sa Uncommon Dialogue ay sumang-ayon na ang hydropower ay may mahalagang papel sa isang napapanatiling enerhiya sa hinaharap at na ang proteksyon at pagpapanumbalik ng mga ilog sa US ay dapat maging isang priyoridad. Sinuportahan ng mga kalahok sa Uncommon Dialogue ang batas na naaayon sa ibinahaging pananaw na iyon at ang Infrastructure Bill, na nilagdaan bilang batas noong nakaraang taon, ay kasama ang US$2.3 bilyon para sa pagtaas ng kapasidad ng hydropower nang hindi nagdaragdag ng mga bagong dam. (sa pamamagitan ng pag-retrofit at pagpapagana ng mga dam na hindi pinapagana) at para sa pag-alis ng mga luma nang dam upang maibalik ang mga ilog at mapabuti ang kaligtasan ng publiko.