Costurile de mediu ale hidroelectricității

Hidroelectricitatea este o sursă semnificativă de energie în multe regiuni ale globului, furnizând 24% din nevoile globale de energie electrică. Brazilia și Norvegia se bazează aproape exclusiv pe hidroenergie. În Statele Unite, 7-12% din întreaga energie electrică este produsă de hidroenergie; statele care depind cel mai mult sunt Washington, Oregon, California și New York.

Hidrocentrale vs. Hidroelectricitate

Hidrocentrala este atunci când apa este utilizată pentru a activa piese mobile, care la rândul lor pot opera o moară, un sistem de irigare sau o turbină electrică (caz în care putem folosi termenul de hidroelectricitate). Cel mai frecvent, hidroelectricitatea este produsă atunci când apa este reținută de un baraj, condus în jos printr-o turbină, printr-o turbină, și apoi eliberat în râul de jos. Apa este împinsă atât de presiunea din rezervorul de mai sus, cât și de gravitație, iar energia învârte o turbină cuplată la un generator care produce energie electrică. Instalațiile hidroelectrice mai rare, de asemenea, au un baraj, dar nici un rezervor în spatele acestuia; turbinele sunt deplasate de apa râului care curge pe lângă ele la debitul natural.

În cele din urmă, generarea de energie electrică se bazează pe ciclul natural al apei pentru a reumple rezervorul, ceea ce îl face un proces regenerabil, fără a fi nevoie de combustibil fosil. Utilizarea noastră de combustibili fosili este asociată cu o multitudine de probleme de mediu: de exemplu, extragerea petrolului din nisipurile de gudron produce poluarea aerului; fracking-ul pentru gazele naturale este asociat cu poluarea apei; arderea combustibililor fosili produce emisii de gaze cu efect de seră care determină schimbările climatice. Prin urmare, privim sursele de energie regenerabilă ca alternative curate la combustibilii fosili. Cu toate acestea, ca toate sursele de energie, regenerabile sau nu, există costuri de mediu asociate hidroelectricității. Iată o trecere în revistă a unora dintre aceste costuri, împreună cu unele avantaje.

Cheltuieli

• Barieră la pește. Multe specii de pești migratori înoată în sus și în jos pentru râuri pentru a-și completa ciclul de viață. Peștii anadromi, cum ar fi somonul, umbrele sau sturionul Atlantic, merg în sus pentru a naște, iar pești tineri înoată pe râu pentru a ajunge la mare. Peștii catadromi, precum anghila americană, trăiesc pe râuri până când înoată spre ocean pentru a se reproduce, iar anghile tinere (elveri) revin în apă dulce după ce eclozează. Evident, barajele blochează trecerea acestor pești. Unele baraje sunt echipate cu scări de pește sau alte dispozitive pentru a le permite să treacă nevătămate. Eficiența acestor structuri este destul de variabilă, dar îmbunătățitoare.
• Modificări în regimul inundațiilor. Barajele pot amortiza volume mari și subite de apă, după topirea primăverii de ploi abundente. Acest lucru poate fi un lucru bun pentru comunitățile din aval (a se vedea Beneficiile de mai jos), dar, de asemenea, înfometează râul de un flux periodic de sedimente și împiedică fluxurile naturale mari de a re-contracara regulat al albiului, care reînnoiește habitatul pentru viața acvatică. Pentru a recrea aceste procese ecologice, autoritățile eliberează periodic volume mari de apă pe râul Colorado, cu efecte pozitive asupra vegetației autohtone de-a lungul râului.
• Modularea temperaturii și a oxigenului. În funcție de proiectarea barajului, apa degajată în aval provine adesea din părțile mai adânci ale rezervorului. Prin urmare, apa este aceeași temperatură rece pe tot parcursul anului. Acest lucru are impacturi negative asupra vieții acvatice, adaptate variațiilor sezoniere mari ale temperaturii apei. În mod similar, nivelurile scăzute de oxigen din apa eliberată pot ucide viața acvatică în aval, dar problema poate fi atenuată amestecând aerul în apă la ieșire. 
• Evaporare. Rezervoarele cresc suprafața unui râu, crescând astfel cantitatea de apă pierdută la evaporare. În regiunile calde și însorite, pierderile sunt eșalonante: se pierde mai multă apă din evaporarea rezervorului decât se folosește pentru consumul casnic. Când apa se evaporă, sărurile dizolvate sunt lăsate în urmă, crescând nivelul de salinitate în aval și dăunând vieții acvatice.
• Poluarea cu mercur. Mercurul este depus pe vegetație pe distanțe lungi în jos, de la centralele de ardere a cărbunelui. Când se creează noi rezervoare, mercurul găsit în vegetația acum scufundată este eliberat și transformat de bacterii în metil-mercur. Acest metil-mercur devine din ce în ce mai concentrat pe măsură ce avansează lanțul alimentar (proces numit biomagnificare). Consumatorii de pești prădători, inclusiv oameni, sunt apoi expuși la concentrații periculoase ale compusului toxic.
• Emisiile de metan. Rezervoarele sunt adesea saturate de nutrienți care provin din vegetația care se descompun sau din câmpurile agricole din apropiere. Acești nutrienți sunt consumați de alge și microorganisme care, la rândul lor, eliberează cantități mari de metan, un puternic gaz cu efect de seră. Această problemă nu a fost încă studiată suficient pentru a-i înțelege adevărata întindere.

Beneficii

• Controlul inundațiilor. Nivelurile rezervoarelor pot fi reduse în așteptarea ploilor abundente sau a zăpezii, tamponând comunitățile din aval de nivelurile râurilor periculoase.
• agrement. Rezervoarele mari sunt adesea folosite pentru activități recreative precum pescuitul și plimbarea cu barca.
• Alternativă la combustibilii fosili. Producând hidroelectricitate eliberează o cantitate netă mai mică de gaze cu efect de seră decât combustibilii fosili. Ca parte a unui portofoliu de surse de energie, hidroelectricitatea permite o mai mare dependență de energia casnică, spre deosebire de combustibilii fosili extras de peste mări, în locații cu reglementări de mediu mai puțin stricte.

Câteva soluții

Deoarece beneficiile economice ale barajelor mai vechi scad în timp ce costurile de mediu cresc, am observat o creștere a dezafectării și scoaterii barajelor. Aceste îndepărtări de baraj sunt spectaculoase, dar cel mai important le permit oamenilor de știință să observe modul în care procesele naturale sunt restabilite de-a lungul râurilor. 

O mare parte din problemele de mediu descrise aici sunt asociate proiectelor hidroelectrice la scară largă. Există o multitudine de proiecte la scară foarte mică (adesea numite „micro-hidro”), unde turbinele mici plasate în mod prudent folosesc fluxuri de volum redus pentru a produce energie electrică pentru o singură casă sau un cartier. Aceste proiecte au un impact redus asupra mediului dacă sunt proiectate corespunzător.

Surse și lectură ulterioară

• Filho, Geraldo Lucio Tiago, Ivan Felipe Silva dos Santos și Regina Mambeli Barros. "Estimarea costurilor micilor centrale hidroelectrice bazate pe factorul de aspect." Recenzii privind energia regenerabilă și durabilă 77 (2017): 229-38. Imprimare.
• Forsund, Finn R. „Economia hidroenergetică”. Springer, 2007. 
• Hancock, Kathleen J și Benjamin K Sovacool. „Economie politică internațională și energie regenerabilă: energia hidroelectrică și blestemul resurselor”. Revista Studiilor Internaționale 20.4 (2018): 615-32. Imprimare.
• Johansson, Per-Olov și Bengt Kriström. "Economie și costuri sociale ale energiei hidroelectrice." Umeå, Suedia: Departamentul de Economie, Universitatea Umeå, 2018. Tipar.
• ---, eds. "Analiza costurilor-beneficii moderne a conflictelor hidroenergetice." Cheltenham, Marea Britanie: Edward Elgar, 2011. 
• ---, eds. "Economia evaluării proiectelor de apă: hidroelectricitate versus alte utilizări." Springer, 2012.