Paras air Tasik Powell telah jatuh di tengah-tengah kemarau dua dekad. 'Cincin tab mandi' putih di dinding ngarai menandakan kemerosotan. Justin Sullivan / Getty Images
Air di Tasik Powell, salah satu takungan terbesar negara, telah jatuh begitu rendah di tengah-tengah kemarau Barat sehingga para pegawai persekutuan mengambil langkah-langkah kecemasan untuk mengelak daripada mematikan kuasa hidroelektrik di Empangan Glen Canyon.
Empangan Arizona, yang membekalkan elektrik kepada tujuh negeri, bukan satu-satunya loji kuasa hidro AS yang bermasalah.
Empangan Hoover yang ikonik, juga di Sungai Colorado, mempunyai mengurangkan aliran air dan pengeluaran kuasa. California menutup loji kuasa hidro di Empangan Oroville selama lima bulan kerana paras air rendah pada 2021, dan para pegawai telah memberi amaran perkara yang sama boleh berlaku pada tahun 2022.
Di Timur Laut, jenis masalah perubahan iklim yang berbeza telah menjejaskan empangan kuasa hidro - terlalu banyak hujan sekaligus.
Amerika Syarikat mempunyai lebih 2,100 operasi empangan hidroelektrik, dengan lokasi di hampir setiap negeri. Mereka memainkan peranan penting dalam grid kuasa serantau mereka. Tetapi kebanyakannya dibina pada abad yang lalu di bawah iklim yang berbeza daripada yang mereka hadapi hari ini.
Apabila suhu global meningkat dan iklim terus berubah, persaingan untuk mendapatkan air akan meningkat, dan cara bekalan kuasa hidro diuruskan dalam kawasan dan merentasi grid kuasa di AS perlu berkembang. We mengkaji pengeluaran tenaga hidro negara pada peringkat sistem sebagai jurutera. Berikut ialah tiga perkara penting untuk difahami tentang salah satu sumber tenaga boleh diperbaharui tertua negara dalam iklim yang berubah-ubah.
Tenaga hidro boleh melakukan perkara yang tidak boleh dilakukan oleh loji kuasa lain
Tenaga hidro menyumbang 6% hingga 7% daripada semua penjanaan kuasa di AS, tetapi ia merupakan sumber penting untuk menguruskan grid elektrik AS.
Kerana ia boleh dihidupkan dan dimatikan dengan cepat, kuasa hidroelektrik boleh membantu mengawal perubahan bekalan dan permintaan dari minit ke minit. Ia juga boleh membantu grid kuasa cepat bangkit semula apabila berlaku pemadaman. Kuasa hidro membentuk kira-kira 40% daripada kemudahan grid elektrik AS yang boleh dimulakan tanpa bekalan kuasa tambahan semasa a blackout, sebahagiannya kerana bahan api yang diperlukan untuk menjana kuasa hanyalah air yang disimpan di dalam takungan di belakang turbin.
Selain itu, ia juga boleh berfungsi sebagai bateri gergasi untuk grid. AS mempunyai lebih 40 loji kuasa hidro yang dipam, yang mengepam air ke atas bukit ke dalam takungan dan kemudian menghantarnya melalui turbin untuk menjana elektrik mengikut keperluan.
Jadi, walaupun hidroelektrik mewakili sebahagian kecil penjanaan, empangan ini penting untuk memastikan bekalan kuasa AS mengalir.
Perubahan iklim mempengaruhi kuasa hidro dengan cara yang berbeza di kawasan yang berbeza
Di peringkat global, kemarau telah mengurangkan kuasa hidro generasi. Bagaimana perubahan iklim menjejaskan kuasa hidro di AS pada masa hadapan akan bergantung pada sebahagian besar lokasi setiap loji.
Di kawasan di mana salji cair menjejaskan aliran sungai, potensi kuasa hidro dijangka meningkat pada musim sejuk, apabila lebih banyak salji turun sebagai hujan, tetapi kemudian berkurangan pada musim panas apabila kurang bungkusan salji dibiarkan menjadi meltwater. Corak ini dijangka berlaku di kebanyakan AS barat, bersama-sama dengan kemarau berbilang tahun yang semakin teruk yang boleh berlaku mengurangkan beberapa pengeluaran kuasa hidro, bergantung pada berapa banyak kapasiti storan takungan mempunyai.
Timur Laut mempunyai cabaran yang berbeza. Di sana, hujan lebat yang boleh menyebabkan banjir ialah dijangka meningkat. Lebih banyak hujan boleh meningkatkan potensi penjanaan kuasa, dan ada perbincangan mengenai pengubahsuaian lebih banyak empangan sedia ada untuk menghasilkan tenaga hidro. Tetapi oleh kerana banyak empangan di sana juga digunakan untuk mengawal banjir, peluang untuk menghasilkan tambahan tenaga daripada hujan yang semakin meningkat itu boleh hilang jika air dibebaskan melalui saluran limpahan.
Di selatan AS, mengurangkan hujan dan kemarau yang semakin sengit dijangka, yang berkemungkinan akan mengakibatkan penurunan pengeluaran tenaga hidro.
Sesetengah pengendali grid menghadapi cabaran yang lebih besar
Kesan perubahan ini terhadap grid kuasa negara akan bergantung pada cara setiap bahagian grid diuruskan.
Agensi yang dikenali sebagai pihak berkuasa pengimbang mengurus bekalan dan permintaan elektrik wilayah mereka dalam masa nyata.
Pihak berkuasa pengimbang terbesar dari segi penjanaan hidroelektrik ialah Pentadbiran Kuasa Bonneville di Barat Laut. Ia boleh menjana sekitar 83,000 megawatt-jam elektrik setiap tahun merentasi 59 empangan, terutamanya di Washington, Oregon dan Idaho. Kompleks Empangan Grand Coulee sahaja boleh menghasilkan kuasa yang mencukupi untuk 1.8 juta rumah.
Sebahagian besar kawasan ini berkongsi iklim yang sama dan akan mengalami perubahan iklim dengan cara yang sama pada masa hadapan. Ini bermakna bahawa musim kemarau serantau atau tahun tanpa salji boleh melanda banyak pengeluar kuasa hidro Pentadbiran Kuasa Bonneville pada masa yang sama. Penyelidik telah mendapati bahawa iklim rantau ini memberi kesan kepada kuasa hidro memberikan kedua-dua risiko dan peluang untuk pengendali grid dengan meningkatkan cabaran pengurusan musim panas tetapi juga mengurangkan kekurangan elektrik musim sejuk.
Mengimbangi pihak berkuasa dan bilangan loji kuasa hidro dalam setiap satu. Lauren Dennis, CC BY-ND
Di Midwest, ia adalah cerita yang berbeza. Operator Sistem Bebas Midcontinent, atau MISO, mempunyai 176 loji kuasa hidro merentasi kawasan 50% lebih besar daripada Bonneville, dari utara Minnesota ke Louisiana.
Memandangkan loji kuasa hidronya lebih berkemungkinan mengalami iklim yang berbeza dan kesan serantau pada masa yang berbeza, MISO dan pengendali luas yang serupa mempunyai keupayaan untuk mengimbangi defisit kuasa hidro di satu kawasan dengan penjanaan di kawasan lain.
Memahami kesan iklim serantau ini semakin penting untuk perancangan bekalan kuasa dan melindungi keselamatan grid kerana pihak berkuasa pengimbang bekerjasama untuk memastikan lampu dihidupkan.
Lebih banyak perubahan akan datang
Perubahan iklim bukanlah satu-satunya faktor yang akan menjejaskan masa depan kuasa hidro. Tuntutan yang bersaing sudah pengaruh sama ada air diperuntukkan untuk penjanaan elektrik atau kegunaan lain seperti pengairan dan minuman.
Undang-undang dan peruntukan air juga berubah mengikut peredaran masa dan mengubah cara air diuruskan melalui takungan, menjejaskan hidroelektrik. Peningkatan dalam tenaga boleh diperbaharui dan potensi untuk menggunakan beberapa empangan dan takungan untuk simpanan tenaga juga mungkin mengubah persamaan.
Kepentingan kuasa hidro merentasi grid kuasa AS bermakna kebanyakan empangan berkemungkinan kekal di sini, tetapi perubahan iklim akan mengubah cara loji ini digunakan dan diuruskan.
Tentang Pengarang
Caitlin Grady, Penolong Profesor Kejuruteraan Awam dan Alam Sekitar dan Bersekutu Penyelidikan di Institut Etika Rock, Penn State and Lauren Dennis, Ph.D. Pelajar dalam Kejuruteraan Awam dan Sains Iklim, Penn State
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku berkaitan:
Masa Depan yang Kami Pilih: Menghadapi Krisis Iklim
oleh Christiana Figueres dan Tom Rivett-Carnac
Penulis, yang memainkan peranan penting dalam Perjanjian Paris mengenai perubahan iklim, menawarkan pandangan dan strategi untuk menangani krisis iklim, termasuk tindakan individu dan kolektif.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Bumi yang Tidak berpenghuni: Kehidupan Selepas Pemanasan
oleh David Wallace-Wells
Buku ini meneroka kemungkinan akibat perubahan iklim yang tidak terkawal, termasuk kepupusan besar-besaran, kekurangan makanan dan air, serta ketidakstabilan politik.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Kementerian untuk Masa Depan: Sebuah Novel
oleh Kim Stanley Robinson
Novel ini membayangkan dunia yang hampir akan datang bergelut dengan kesan perubahan iklim dan menawarkan visi bagaimana masyarakat boleh berubah untuk menangani krisis.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Di Bawah Langit Putih: Sifat Masa Depan
oleh Elizabeth Kolbert
Penulis meneroka kesan manusia terhadap alam semula jadi, termasuk perubahan iklim, dan potensi penyelesaian teknologi untuk menangani cabaran alam sekitar.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Pengeluaran: Rancangan Paling Komprehensif yang Pernah Dicadangkan untuk Membalik Pemanasan Global
disunting oleh Paul Hawken
Buku ini membentangkan pelan komprehensif untuk menangani perubahan iklim, termasuk penyelesaian daripada pelbagai sektor seperti tenaga, pertanian dan pengangkutan.
