Hvordan løsning af vand-energikonflikter i Centralasien også kan øge produktionen af ​​vedvarende energi

Forskere fra IIASAs energi-, klima- og miljøprogram fandt ud af, at landbrugsindsatsen i downstream-lande i Centralasien, traditionelt hæmmet af mangel på vand til kunstvanding i sommervækstsæsonen, ville blive væsentligt styrket med en "dobbelt vand- og energilagringsordning". ," hvilket også baner vejen for høje andele af vedvarende energiproduktion i regionen.

Behnam Zakeri, hovedforfatteren af ​​open-access papiret offentliggjort i Journal of Energy Storage , forklarer den historiske præcedens for den nuværende situation:

"De fem lande, vi så på i Centralasien, var engang en del af Sovjetunionen. Da deres infrastruktur blev udviklet i denne periode, var der ingen overvejelse om, at de en dag skulle være fem separate og uafhængige lande. Adskillelsen har ført til et misforhold mellem deres interesser og deres tilgængelige ressourcer."

Zakeri forklarer yderligere, at opstrømslandene Tadsjikistan og Kirgisistan har kontrol over mere end 80% af ferskvandsressourcerne i Centralasien. Hvis de kun brugte det vand til deres egne behov, ville vandet hovedsageligt gå til at producere elektricitet i vandkraftdæmninger om vinteren, når elbehovet er stort. Dette vand ville flyde ned i kolde årstider, hvor nedstrøms lande ikke har brug for så meget vand, men efterlade dem tørre om sommeren, når deres høje landbrugssæson kræver vand til kunstvanding.

Julian Hunt, en medforfatter af papiret, siger, at nøglen til løsningen er udviklingen af ​​en såkaldt "Dual Water-Energy Storage Scheme." Den foreslåede ordning etablerer to forskellige hydrologiske cyklusser i op- og nedstrøms områder i løbet af året, hvilket adskiller det sæsonmæssige behov for vand til vandkraft og kunstvanding.

"Dette kan opnås ved at bygge vandreservoirer i opstrøms områder understøttet af sæsonbestemt pumpet vandkraftlager (SPHS) for at lagre vand til vandkraftproduktion og opfylde energibehovet i opstrømslande om vinteren. Når dette vand når lavere højder, kan eksisterende reservoirer nedstrøms anvendes at opbevare vand indtil sommertid for at imødekomme efterspørgslen efter vand til kunstvanding i nedstrøms lande," bemærker han.

Det nye twist til planen bruger overskydende vedvarende energi genereret i de nedre områder om sommeren, hvor vind- og solenergi er rigeligt, og energibehovet er lavt takket være et mildt klima, til at pumpe vand fra lavere højder tilbage til toppen til genbrug på mindre rigelige tidspunkter af året. Denne form for potentiel energilagring er en langvarig løsning langt ud over batteriernes evne til f.eks. Udnyttelse af den rigelige mængde rene energi ville spare vandkraft til vinteren, når der er mindre potentiale for solenergi, men mere efterspørgsel efter elektricitet, varme og belysning.

"I dette papir foreslår vi integrerede, tværsektorielle lagringsløsninger, der kan løse det tidsmæssige misforhold mellem behov og tilgængelighed af ressourcer, som potentielt kan løse de grænseoverskridende vand- og energikonflikter i regionen," siger Zakeri. "Vores forslag viser, at med politisk og økonomisk samarbejde kan investeringer i infrastruktur foretages i et eller to lande opstrøms, mens fordelene flyder gennem hele regionen, herunder vand- og energisikkerhed som muliggør bæredygtig udvikling."

Forskerne anvendte IIASA open source-systemoptimeringsmodellen, MESSAGEix, til at skabe det mest overkommelige scenario for at reducere CO₂ emissioner fra elproduktion, samtidig med at vandforsyningen garanteres.

Hunt var også hovedforfatter til en undersøgelse fra 2020, offentliggjort i Nature Communications der præsenterede et detaljeret kort, der viser et stort antal steder, der kunne drage fordel af lignende sæsonbestemte pumpede vandkraftsystemer.