Klimaændringer truer vandkraftens energisikkerhed i Amazonasbassinet

Vandkraft er den dominerende energikilde i Amazonas-regionen, verdens største vandløb og et hotspot til fremtidig vandkraftudvikling. Imidlertid, en ny Globale miljøændringer undersøgelse advarer om, at i de kommende årtier, klimaændringsdrevne reduktioner i nedbør og flodudledning vil mindske Amazonas vandkraftkapacitet.

Undersøgelsens forfattere undersøgte 351 foreslåede vandkraftprojekter i Amazonas-bassinet. Deres resultater tyder på, at hydrologiske skift i midten af ​​århundredet vil reducere vandkraftproduktionen mange steder. Efterhånden som flodudledningen bliver mere og mere variabel, og vandkraftproduktionen falder, alternative energikilder som sol og vind forventes at blive stadig vigtigere.

Medforfatter Stephen Hamilton, en økosystemøkolog ved Cary Institute of Ecosystem Studies, forklarer, "Vandkraftprojekter i Amazonas-bassinet er designet til at fungere under strømningsregimer baseret på historiske flodniveauer. Klimaændringer forstyrrer disse mønstre, hvilket betyder, at mange eksisterende og foreslåede projekter sandsynligvis ikke vil være lige så effektive under fremtidige forhold."

Ved at bruge flere klimaændringsscenarier defineret af IPCC, holdet modellerede ændringer i kontinental skala i nedbør og flodudledning for at se, hvor og hvordan vandkraftproduktionen sandsynligvis vil ændre sig. De skønnede også ændringer i energiomkostninger, sammenligne omkostningerne ved vandkraft med sol- og vindenergi i Amazonas-regionen.

Kontinentskalaændringer i nedbør og afstrømning, som påvirker flodens udledning, blev estimeret ved hjælp af generelle cirkulationsmodeller, der bruger klimadata til at projektere fremtidige nedbørstendenser. Input inkluderer information om lufttemperatur, fugtighed, vindhastighed, solstråling, tryk, og nedbør. Effekten på foreslåede dæmningssteder blev estimeret ved hjælp af oplysninger om de maksimale og minimale flodstrømme på hvert sted under både nuværende og fremtidige klimaforhold.

'Levelized cost of energy' (LCOE) - den energipris pr. enhed, der er nødvendig for, at et energiproduktionsprojekt kan nå op på balancen - blev brugt til at bestemme, hvordan klimaændringer ville ændre energiomkostningerne og projektets gennemførlighed. LCOE tager højde for byggeomkostningerne, drift, og vedligeholdelse af foreslåede energianlæg. Holdet kørte fremskrivninger under nuværende, mellemliggende, og værst tænkelige klimaforandringer. De sammenlignede også de forventede omkostninger til vandkraft med omkostningerne ved at gennemføre vind- eller solenergiprojekter.

De fandt ud af, at i midten af ​​århundredet, flodstrømme ved foreslåede dæmningssteder på tværs af Amazonas-bassinet forventes at falde med 13-20 % samlet, med betydelig regional variation. Fald i øst (den brasilianske Amazonas) varierer fra 18-23%. I vest (Amazon-landene i Andesbjergene), hvor nedbøren sandsynligvis vil stige, strømme kan stige med 1,5-2,5%. Energiproduktionen forventes at afspejle disse ændringer i flodudledning. Stadig mere varierende strømninger i de brasilianske Amazonas bifloder betyder, at denne region sandsynligvis vil blive hårdest ramt.

Hovedforfatter Rafael Almeida, en postdoc-forsker ved Cornell University, som tidligere var gæstestuderende ved Cary, forklarer, "Run-of-flod vandkraftdæmninger er designet til at fungere inden for et bestemt område af strømme. Strømme, der er for lave vil ikke generere strøm, og for høje strømme skal 'spildes', forårsager problemer, og ikke generere ekstra strøm. Efterhånden som det brasilianske Amazonas oplever mere variation i nedbør, med højere 'højder', lavere 'lavheder', og færre perioder med optimalt flow, det vil betyde, at de foreslåede vandkraftværker vil fungere med fuld kapacitet sjældnere."

I regioner, hvor produktionen af ​​vandkraft forventes at falde, energiomkostningerne vil stige - i nogle områder, drastisk. I Brasilien, de udjævnede energiomkostninger for foreslåede dæmninger kan stige med 52-105 %.

Almeida siger, "Vi forventede at se reduceret konkurrenceevne for Amazon vandkraft på grund af klimaændringer, men den forventede størrelse er svimlende. Ser man på dæmninger foreslået til Brasilien, omkostningerne, hvortil elektricitet skal sælges for fuldt ud at returnere kapitalinvesteringer, kan mere end fordobles for en fjerdedel af de foreslåede steder."

Hamilton siger, "Vandkraftværker tager lang tid at planlægge og bygge. Mange af de foreslåede projekter, hvis den er afsluttet, ville komme online tæt på midcentury. På det tidspunkt, hvor disse dæmninger er bygget, mange vil ikke være så pålidelige eller omkostningseffektive som forventet på grund af klimaændringer. I mellemtiden, sol- og vindkraft forventes at blive mere økonomisk konkurrencedygtig, giver større sikkerhed med færre miljøomkostninger end vandkraft. Dæmninger blokerer fiskevandringer, oversvømmelse opstrøms miljøer, og ændre flodstrømningsmønstre nedstrøms, alle medfører alvorlige økologiske og sociale konsekvenser.

Vandkraft skal designes til at fungere sammen med alternative energikilder som sol og vind, så perioder med lave flodstrømme ikke forstyrrer elektriske net, der leverer vital strøm til byer og industrier. Nye vandkraftanlæg bør omhyggeligt placeres på steder med mere pålidelige strømme, og designet til at fungere over et bredere spektrum af strømme, end historisk erfaring viser."

Almeida konkluderer, "Energiplanlæggere skal fokusere på klimaresiliens. Brasilien, for eksempel, har over 200 millioner mennesker, og vandkraft er den dominerende energikilde. Dette år, Brasilianske vandkraftreservoirer er rekordlave på grund af ekstrem tørke; som resultat, Brasilien skal måske begynde at rationere magt. At sikre energisikkerhed i fremtiden vil kræve diversificering af energikilder til at omfatte sol og vind, og tilpasse vandkraftplaner, så de passer til fremtidige – ikke historiske – flodstrømme."