6 Экологические затраты (и 3 преимущества) гидроэлектроэнергии

Гидроэлектроэнергия является важным источником энергии во многих регионах мира, обеспечивая 24% мировых потребностей в электроэнергии. Бразилия и Норвегия полагаются почти исключительно на гидроэнергетику. В Соединенных Штатах от 7 до 12% всей электроэнергии производится гидроэлектростанциями; Государства, которые больше всего зависят от этого, - Вашингтон, Орегон, Калифорния и Нью-Йорк.

Гидроэнергия - это когда вода используется для активации движущихся частей, которые, в свою очередь, могут использовать мельницу, ирригационную систему или электрическую турбину (в этом случае мы можем использовать термин гидроэлектростанция). Чаще всего гидроэлектроэнергия вырабатывается, когда вода сдерживается дамба, спустил вниз загон через турбину, а затем выпустил в реку ниже. Вода выталкивается под давлением из резервуара сверху и притягивается под действием силы тяжести, и эта энергия вращает турбину, соединенную с генератором, вырабатывающим электричество. У более редких гидроэлектростанций также есть плотина, но за ней нет водохранилища; турбины двигаются речной водой, протекающей мимо них с естественной скоростью потока.

В конечном счете, выработка электроэнергии основывается на естественном круговороте воды для пополнения резервуара, что делает его возобновляемым процессом без необходимости использования ископаемого топлива. Использование ископаемого топлива связано с множеством экологических проблем: например, добыча нефти из нефтеносные пески производит загрязнение воздуха; Fracking ведь природный газ связан с загрязнением воды; сжигание ископаемого топлива производит изменение климата-inducing Выбросы парниковых газов. Поэтому мы рассматриваем источники возобновляемой энергии как чистые альтернативы ископаемому топливу. Однако, как и все источники энергии, возобновляемые или нет, существуют экологические издержки, связанные с гидроэлектроэнергией. Вот обзор некоторых из этих затрат, а также некоторые преимущества.

• Барьер для рыбы. Многие виды мигрирующих рыб плавают вверх и вниз по рекам, чтобы завершить свой жизненный цикл. Anadromous рыбы, такие как лосось, шад или Атлантический осетриди вверх по реке к нересту, и молодые рыбы плывут по реке, чтобы достичь моря Катадромные рыбы, такие как американский угорь, живут в реках, пока не выплывают в океан, чтобы размножаться, а молодые угри (elvers) возвращаются в пресную воду после вылупления. Плотины, очевидно, блокируют проход этих рыб. Некоторые плотины оснащены рыбными лестницами или другими устройствами, чтобы позволить им пройти без повреждений. Эффективность этих структур довольно разнообразна, но улучшается.
• Изменения в режиме наводнения. Дамбы могут буферизовать большие внезапные объемы воды после весеннего таяния проливных дождей. Это может быть полезно для общин, расположенных ниже по течению (см. «Преимущества» ниже), но это также лишает реку воды от периодического притока отложений и предотвращает естественные высокие потоки от регулярного повторного противодействия русла реки, что обновляет среду обитания для водных жизнь. Чтобы воссоздать эти экологические процессы, власти периодически выпускают большие объемы воды вниз по реке Колорадо, что оказывает положительное влияние на местную растительность вдоль реки.
• Температура и кислородная модуляция. В зависимости от конструкции плотины, вода, выпущенная вниз по течению, часто поступает из более глубоких частей водохранилища. Эта вода, следовательно, имеет почти одинаковую холодную температуру в течение всего года. Это оказывает негативное влияние на водную флору и фауну, адаптированную к широким сезонным колебаниям температуры воды. Аналогичным образом, низкий уровень кислорода в высвобождаемой воде может убить водную флору и фауну вниз по течению, но проблему можно решить, смешивая воздух с водой на выходе.
• выпаривание. Водохранилища увеличивают площадь поверхности реки, тем самым увеличивая количество воды, теряемой при испарении. В жарких солнечных регионах потери ошеломляют: больше воды теряется из-за испарения из водохранилища, чем используется для внутреннего потребления. Когда вода испаряется, растворенные соли остаются позади, увеличивая уровень солености вниз по течению и нанося ущерб водной жизни.
• Загрязнение ртутью. Ртуть откладывается на растительности на большие расстояния по ветру от угольных электростанций. Когда создаются новые резервуары, ртуть, обнаруженная в затопленной растительности, высвобождается и превращается бактериями в метилртуть. Этот метил-ртуть становится все более концентрированным по мере продвижения по пищевой цепи (процесс, называемый биомагнификацией). Потребители хищных рыб, включая людей, подвергаются воздействию опасных концентраций токсического соединения.
• Выбросы метана. Водохранилища часто насыщаются питательными веществами, поступающими из разлагающейся растительности или близлежащих сельскохозяйственных полей. Эти питательные вещества потребляются водорослями и микроорганизмами, которые в свою очередь выделяют большое количество метана, мощного парникового газа. Эта проблема еще недостаточно изучена, чтобы понять ее истинные масштабы.

• Наводнение. Уровни водохранилищ могут быть снижены в ожидании сильного дождя или таяния снега, что защитит сообщества ниже по течению от опасных уровней рек.
• отдых. Большие водоемы часто используются для развлекательных мероприятий, таких как рыбалка и катание на лодках.
• Альтернатива ископаемому топливу. Производство гидроэлектроэнергии выделяет меньшее количество парниковых газов, чем ископаемое топливо. Как часть портфеля источников энергии, гидроэлектроэнергия позволяет больше полагаться на внутренние энергии, в отличие от ископаемого топлива, добываемого за рубежом, в местах с менее строгими экологическими условиями нормативно-правовые акты.

Поскольку экономические выгоды от старых плотин уменьшаются, а затраты на охрану окружающей среды растут, мы наблюдаем любое увеличение объемов вывода из эксплуатации и удаления плотин. Это удаление плотин впечатляет, но самое главное, они позволяют ученым наблюдать, как естественные процессы восстанавливаются вдоль рек.

Большая часть экологических проблем, описанных здесь, связана с крупномасштабными гидроэнергетическими проектами. Существует множество очень мелких проектов (часто называемых «микро-гидро»), где разумно В небольших турбинах используются небольшие объемные потоки для выработки электроэнергии для одного дома или окрестности. Эти проекты мало влияют на окружающую среду, если их правильно спроектировать.

• Фило, Джеральдо Лусио Тьяго, Иван Фелипе Сильва дос Сантос и Регина Мамбели Баррос. "Оценка стоимости малых ГЭС на основе аспектного фактора." Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии 77 (2017): 229–38. Распечатать.
• Форсунд, Финн Р. «Гидроэнергетика». Springer, 2007.
• Хэнкок, Кэтлин Дж и Бенджамин К Совакул. "Международная политическая экономия и возобновляемая энергия: гидроэнергетика и ресурсное проклятие." Обзор международных исследований 20.4 (2018): 615–32. Распечатать.
• Йоханссон, Пер-Олов и Бенгт Кристром. «Экономика и социальные издержки гидроэнергетики». Умео, Швеция: факультет экономики, Университет Умео, 2018 год. Распечатать.
• , ред. «Современный анализ затрат и выгод гидроэнергетических конфликтов». Челтенхем, Великобритания: Эдвард Элгар, 2011.
• , ред. «Экономика оценки водных проектов: гидроэнергетика в сравнении с другими видами использования». Springer, 2012.