Lake Powellin vedenpinta on laskenut kahden vuosikymmenen kuivuuden keskellä. Valkoinen "kylpyrengas" kanjonin seinillä merkitsee laskua. Justin Sullivan / Getty Images
Vesi Lake Powellissa, joka on yksi maan suurimmista säiliöistä, on laskenut niin alas läntisen kuivuuden aikana, että liittovaltion viranomaiset ovat turvautua hätätoimenpiteisiin välttääkseen vesivoiman sulkemisen Glen Canyonin padolla.
Arizonan pato, joka tuottaa sähköä seitsemän osavaltiota, ei ole ainoa vaikeuksissa oleva Yhdysvaltain vesivoimalaitos.
Ikoninen Hooverin pato, myös Colorado-joella, on vähensi veden virtausta ja sähköntuotantoa. Kalifornia sulki Orovillen padon vesivoimalan viideksi kuukaudeksi vuoden 2021 alhaisen vedenpinnan vuoksi, ja viranomaiset ovat varoitti, että sama voisi tapahtua vuonna 2022.
Koillisosassa erilainen ilmastonmuutosongelma on vaikuttanut vesivoiman patoon – liikaa sadetta kerralla.
Yhdysvalloissa on yli 2,100 XNUMX toiminnassa vesivoima padot, jolla on sijainteja lähes kaikissa osavaltioissa. Heillä on keskeinen rooli alueellisissa sähköverkoissaan. Mutta useimmat rakennettiin menneellä vuosisadalla erilaisessa ilmastossa kuin nykyään.
Globaalin lämpötilan noustessa ja ilmaston muuttuessa edelleen kilpailu vedestä lisääntyy, ja Yhdysvaltojen vesivoiman hallinnan alueiden ja koko sähköverkon tavan on kehitettävä. We opiskella maan vesivoiman tuotanto järjestelmätasolla insinööreinä. Tässä on kolme keskeistä asiaa, jotka on ymmärrettävä yhdestä maan vanhimmista uusiutuvan energian lähteistä muuttuvassa ilmastossa.
Vesivoimalla voi tehdä asioita, joihin muut voimalaitokset eivät pysty
Vesivoima vaikuttaa 6–7 prosenttia kaikesta sähköntuotannosta Yhdysvalloissa, mutta se on tärkeä resurssi Yhdysvaltojen sähköverkkojen hallinnassa.
Vesivoima voi auttaa, koska se voidaan kytkeä nopeasti päälle ja pois päältä hallita minuuttisista tarjonnan ja kysynnän muutoksia. Se voi myös auttaa sähköverkkoja palautuu nopeasti takaisin sähkökatkoksen sattuessa. Vesivoima muodostaa noin 40 % Yhdysvaltojen sähköverkkolaitoksista, jotka voidaan käynnistää ilman lisävirtalähdettä a. aikana sähkökatkososittain siksi, että sähkön tuottamiseen tarvittava polttoaine on yksinkertaisesti turbiinin takana olevassa säiliössä olevaa vettä.
Lisäksi se voi myös toimii jättimäisenä akkuna ruudukkoa varten. Yhdysvalloissa on yli 40 pumpattua vesivoimalaa, jotka pumppaavat vettä ylämäkeen säiliöön ja lähettävät sen myöhemmin turbiinien läpi tuottamaan sähköä tarpeen mukaan.
Joten vaikka vesivoima edustaa pientä osaa tuotannosta, nämä padot ovat olennainen osa Yhdysvaltojen sähkönsyötön ylläpitämistä.
Ilmastonmuutos vaikuttaa vesivoimaan eri tavoin eri alueilla
Maailmanlaajuisesti kuivuus on jo vähentänyt vesivoimaa sukupolvi. Miten ilmastonmuutos vaikuttaa vesivoimaan Yhdysvalloissa tulevaisuus riippuu suurelta osin kunkin tehtaan sijainnista.
Alueilla, joilla lumen sulaminen vaikuttaa joen virtaukseen, vesivoimapotentiaalin odotetaan kasvavan talvella, kun lunta sataa enemmän, mutta sitten vähenevän kesällä, kun lumipeitettä jää vähemmän. sulamisvesien. Tämän kaavan odotetaan esiintyvän suuressa osassa Yhdysvaltojen länsiosaa, ja monivuotinen kuivuus voi pahentua vähentää jonkin verran vesivoiman tuotantoa, riippuen kuinka paljon varastokapasiteetti säiliössä on.
Koillisella on erilainen haaste. Siellä on äärimmäisiä sateita, jotka voivat aiheuttaa tulvia odotetaan kasvavan. Lisääntynyt sade voi lisätä sähköntuotantopotentiaalia, ja niitä on keskusteluja nykyisten patojen jälkiasentamisesta tuottamaan vesivoimaa. Mutta koska monia patoja siellä käytetään myös tulvien torjuntaan, mahdollisuus tuottaa ylimääräistä energia lisääntyvä sademäärä voi hävitä, jos vettä vapautuu ylivuotokanavan kautta.
Etelä-Yhdysvalloissa sademäärän väheneminen ja kuivuuden lisääntyminen odotetaan, mikä todennäköisesti johtaa vesivoiman tuotannon vähenemiseen.
Jotkut verkko-operaattorit kohtaavat suurempia haasteita
Muutosten vaikutus maan sähköverkkoon riippuu siitä, kuinka kutakin verkon osaa johdetaan.
Taseviranomaisina tunnetut virastot hallitsevat alueensa sähkön tarjontaa ja kysyntää reaaliajassa.
Vesivoimatuotannon suurin tasapainotusviranomainen on Bonneville Power Administration Luoteisosassa. Se voi tuottaa noin 83,000 59 megawattituntia sähköä vuosittain XNUMX padolla, pääasiassa Washingtonissa, Oregonissa ja Idahossa. Grand Coulee Dam -kompleksi voi yksin tuottaa tarpeeksi tehoa 1.8 miljoonaa kotia.
Suuri osa tästä alueesta jakaa samanlaisen ilmaston ja kokevat ilmastonmuutoksen pitkälti samalla tavalla tulevaisuudessa. Tämä tarkoittaa, että alueellinen kuivuus tai lumeton vuosi voi kohdata monia Bonneville Power Administrationin vesivoimantuottajia samanaikaisesti. Tutkijat ovat havainneet, että tämän alueen ilmasto vaikuttaa vesivoimaan sisältää sekä riskin että mahdollisuuden kantaverkko-operaattoreille lisäämällä kesän hallinnan haasteita, mutta myös vähentämällä talven sähkövajetta.
Tasapainotusviranomaiset ja vesivoimalaitosten lukumäärä kussakin. Lauren Dennis, CC BY-ND
Keskilännessä asia on erilainen. Midcontinent Independent System Operatorilla eli MISOlla on 176 vesivoimalaitosta 50 % suuremmalla alueella kuin Bonnevillessä Pohjois-Minnesotasta Louisianaan.
Koska sen vesivoimalaitoksilla on todennäköisemmin erilaisia ilmasto- ja aluevaikutuksia eri aikoina, MISO ja vastaavat laajat toiminnanharjoittajat pystyvät tasapainottamaan yhden alueen vesivoimavajetta ja tuotantoa muilla alueilla.
Näiden alueellisten ilmastovaikutusten ymmärtäminen on yhä tärkeämpää sähkönjakelun suunnittelussa ja verkon turvallisuuden turvaamisessa, kun tasapainotusviranomaiset tekevät yhteistyötä pitääkseen valot päällä.
Lisää muutosta on tulossa
Ilmastonmuutos ei ole ainoa vesivoiman tulevaisuuteen vaikuttava tekijä. Kilpailevat vaatimukset jo vaikuttaa käytetäänkö vettä sähköntuotantoon tai muihin käyttötarkoituksiin, kuten kasteluun ja juomiseen.
Lait ja vedenjako myös muuttuvat ajan myötä ja muuttavat veden hallintaa altaiden kautta, mikä vaikuttaa vesivoimaan. Uusiutuvan energian lisääntyminen ja mahdollisuus käyttää eräitä patoja ja altaita energian varastointiin saattavat myös muuttaa yhtälöä.
Vesivoiman merkitys Yhdysvaltojen sähköverkossa tarkoittaa, että useimmat padot jäävät tänne, mutta ilmastonmuutos muuttaa näiden voimaloiden käyttöä ja hallintaa.
Author
Caitlin Grady, rakennus- ja ympäristötekniikan apulaisprofessori ja tutkimusavustaja Rock Ethics Institutessa, Penn State ja Lauren Dennis, Ph.D. Rakennustekniikan ja ilmastotieteen opiskelija, Penn State
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Liittyvät kirjat:
Valitsemamme tulevaisuus: selviytyminen ilmastokriisistä
kirjoittaneet Christiana Figueres ja Tom Rivett-Carnac
Kirjoittajat, jotka näyttelivät avainrooleja Pariisin ilmastonmuutosta koskevassa sopimuksessa, tarjoavat oivalluksia ja strategioita ilmastokriisin ratkaisemiseksi, mukaan lukien yksilölliset ja kollektiiviset toimet.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Asumaton maa: elämä lämpenemisen jälkeen
kirjoittanut David Wallace-Wells
Tämä kirja tutkii hallitsemattoman ilmastonmuutoksen mahdollisia seurauksia, mukaan lukien massasukupuutto, ruoan ja veden niukkuus sekä poliittinen epävakaus.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Tulevaisuuden ministeriö: romaani
Kirjailija: Kim Stanley Robinson
Tämä romaani kuvittelee lähitulevaisuuden maailman kamppailevan ilmastonmuutoksen vaikutusten kanssa ja tarjoaa näkemyksen siitä, kuinka yhteiskunta voisi muuttua vastaamaan kriisiin.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Valkoisen taivaan alla: Tulevaisuuden luonto
esittäjä (t): Elizabeth Kolbert
Kirjoittaja tutkii ihmisen vaikutusta luontoon, mukaan lukien ilmastonmuutos, ja teknisten ratkaisujen mahdollisuuksia vastata ympäristöhaasteisiin.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Laskutus: Kaikkein kattavin suunnitelma, jota koskaan ehdotettiin maailmanlaajuisen lämpenemisen kääntämiseksi
toimittanut Paul Hawken
Tämä kirja esittelee kattavan suunnitelman ilmastonmuutoksen torjumiseksi, mukaan lukien ratkaisut useilta aloilta, kuten energiasta, maataloudesta ja liikenteestä.
