Lake Powells vannstand har falt midt i en tørke på to tiår. Den hvite "badekarringen" på canyonveggene markerer nedgangen. Justin Sullivan / Getty Images
Vannet i Lake Powell, et av landets største reservoarer, har falt så lavt midt i den vestlige tørken at føderale tjenestemenn er ty til nødstiltak for å unngå å stenge vannkraften ved Glen Canyon Dam.
Arizona-demningen, som gir strøm til syv stater, er ikke det eneste amerikanske vannkraftverket i trøbbel.
Den ikoniske Hoover Dam, også ved Colorado River, har redusert vannføring og kraftproduksjon. California stengte et vannkraftverk ved Oroville Dam i fem måneder på grunn av lav vannstand i 2021, og tjenestemenn har advarte om at det samme kunne skje i 2022.
I nordøst har en annen type klimaendringer påvirket vannkraftdammer – for mye nedbør på en gang.
USA har over 2,100 operative vannkraftverk, med lokasjoner i nesten alle stater. De spiller viktige roller i sine regionale kraftnett. Men de fleste ble bygget i det siste århundret under et annet klima enn de står overfor i dag.
Ettersom de globale temperaturene stiger og klimaet fortsetter å endre seg, vil konkurransen om vann øke, og måten vannkraftforsyningen styres innenfor regioner og på tvers av kraftnettet i USA vil måtte utvikle seg. We studere nasjonens vannkraftproduksjon på systemnivå som ingeniører. Her er tre viktige ting å forstå om en av landets eldste kilder til fornybar energi i et klima i endring.
Vannkraft kan gjøre ting andre kraftverk ikke kan
Vannkraft bidrar 6 % til 7 % av all kraftproduksjon i USA, men det er en avgjørende ressurs for å administrere de amerikanske elnettene.
Fordi den raskt kan slås av og på, kan vannkraft hjelpe kontrollere endringer i tilbud og etterspørsel fra minutt til minutt. Det kan også hjelpe strømnett sprette raskt tilbake når strømbrudd oppstår. Vannkraft utgjør omtrent 40 % av amerikanske elektriske nettanlegg som kan startes uten ekstra strømforsyning i løpet av en blackout, delvis fordi drivstoffet som trengs for å generere strøm ganske enkelt er vannet som holdes i reservoaret bak turbinen.
I tillegg kan det også tjene som et gigantisk batteri for rutenettet. USA har over 40 pumpede vannkraftverk, som pumper vann oppover i et reservoar og senere sender det gjennom turbiner for å generere elektrisitet etter behov.
Få den siste via e-post
Så selv om vannkraft representerer en liten del av produksjonen, er disse demningene integrert for å holde den amerikanske strømforsyningen flytende.
Klimaendringer påvirker vannkraft på ulike måter i ulike regioner
Globalt har tørke allerede redusert vannkraften generasjonen. Hvordan klimaendringer påvirker vannkraft i USA fremover vil i stor grad avhenge av hver enkelt fabrikks plassering.
I områder der snøsmelting påvirker elvestrømmen, forventes vannkraftpotensialet å øke om vinteren, når det faller mer snø som regn, men deretter avta om sommeren når det gjenstår mindre snø. smeltevann. Dette mønsteret forventes å forekomme i store deler av det vestlige USA, sammen med forverring av flerårige tørker som kan redusere noe vannkraftproduksjon, avhengig av hvor mye lagringskapasitet reservoaret har.
Nordøst har en annen utfordring. Der er ekstremnedbør som kan forårsake flom forventes å øke. Mer regn kan øke kraftproduksjonspotensialet, og det er det diskusjoner om ettermontering av flere eksisterende dammer å produsere vannkraft. Men siden mange demninger der også brukes til flomkontroll, er det mulighet for å produsere ekstra energi fra at økende nedbør kan gå tapt hvis vann slippes ut gjennom en overløpskanal.
I det sørlige USA, avtagende nedbør og intensivert tørke forventes, noe som sannsynligvis vil føre til redusert vannkraftproduksjon.
Noen nettoperatører står overfor større utfordringer
Effekten disse endringene har på landets kraftnett vil avhenge av hvordan hver del av nettet forvaltes.
Byråer kjent som balanseringsmyndigheter styrer sin regions strømforsyning og etterspørsel i sanntid.
Den største balansemyndigheten når det gjelder vannkraftproduksjon er Bonneville Power Administration i nordvest. Den kan generere rundt 83,000 59 megawattimer med elektrisitet årlig over XNUMX demninger, først og fremst i Washington, Oregon og Idaho. Grand Coulee Dam-komplekset alene kan produsere nok kraft til 1.8 millioner hjem.
Mye av dette området deler et lignende klima og vil oppleve klimaendringer omtrent på samme måte i fremtiden. Det betyr at en regional tørke eller snøfritt år kan ramme mange av Bonneville Power Administrations vannkraftprodusenter på samme tid. Forskere har funnet ut at denne regionens klima påvirker vannkraften utgjøre både en risiko og mulighet for nettoperatører ved å øke styringsutfordringene om sommeren, men også redusere vintermangel på strøm.
Balansemyndigheter og antall vannkraftverk i hver. Lauren Dennis, CC BY-ND
I Midtvesten er det en annen historie. Midcontinent Independent System Operator, eller MISO, har 176 vannkraftverk over et område som er 50 % større enn Bonneville, fra Nord-Minnesota til Louisiana.
Siden vannkraftverkene har større sannsynlighet for å oppleve ulike klima og regionale effekter til forskjellige tider, har MISO og tilsvarende brede operatører muligheten til å balansere ut vannkraftunderskudd i ett område med produksjon i andre områder.
Å forstå disse regionale klimaeffektene er stadig viktigere for planlegging av kraftforsyning og beskyttelse av nettsikkerhet, ettersom balansemyndighetene jobber sammen for å holde lysene på.
Mer endring kommer
Klimaendringer er ikke den eneste faktoren som vil påvirke vannkraftens fremtid. Konkurrerende krav allerede påvirker om vann er avsatt til elektrisitetsproduksjon eller annen bruk som vanning og drikke.
Lover og vanntildeling endrer seg også over tid og endrer hvordan vann håndteres gjennom reservoarer, noe som påvirker vannkraften. Økningen i fornybar energi og potensialet for å bruke noen dammer og reservoarer for energilagring kan også endre ligningen.
Betydningen av vannkraft på tvers av det amerikanske kraftnettet betyr at de fleste demninger sannsynligvis er her for å bli, men klimaendringer vil endre hvordan disse anleggene brukes og forvaltes.
Om forfatteren
Caitlin Grady, assisterende professor i sivil- og miljøteknikk og forskningsassistent ved Rock Ethics Institute, Penn State og Lauren Dennis, Ph.D. Student i sivilingeniør og klimavitenskap, Penn State
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Anbefalte bøker:
Yellowstone's Wildlife in Transition
Over tretti eksperter oppdager bekymrende tegn på et system under belastning. De identifiserer tre overordnede stressorer: invasive arter, privatutvikling av ubeskyttede land og et oppvarmende klima. Deres avsluttende anbefalinger vil forme diskusjonen om det tjueførste århundre om hvordan man skal møte disse utfordringene, ikke bare i amerikanske parker, men for bevaringsområder over hele verden. Sterkt lesbar og fullt illustrert.
For mer info eller å bestille "Yellowstone's Wildlife in Transition" på Amazon.
The Energy Glut: Klimaendring og Fatness Politikk
av Ian Roberts. Ekspert forteller historien om energi i samfunnet, og plasserer «fatness» ved siden av klimaendringer som manifestasjoner av den samme grunnleggende planetariske ulempen. Denne spennende boken hevder at puls av fossilt brenselergi ikke bare startet katastrofale klimaendringer, men drev også den gjennomsnittlige menneskelige vektfordelingen oppover. Det tilbyr og vurderer for leseren et sett med personlige og politiske de-karboniserende strategier.
For mer info eller å bestille "The Energy Glut" på Amazon.
Siste stand: Ted Turner's Quest for å redde en urolig planet
av Todd Wilkinson og Ted Turner. Entreprenør og media mogul Ted Turner kaller global oppvarming den mest alvorlige trusselen mot menneskeheten, og sier at fremtidens tycoons vil bli myntet i utviklingen av grønn, alternativ fornybar energi. Gjennom Ted Turners øyne ser vi på en annen måte å tenke på miljøet, våre forpliktelser til å hjelpe andre i nød, og de store utfordringene som truer sivilisasjonens overlevelse.
For mer info eller å bestille "Last Stand: Ted Turner's Quest ..." på Amazon.
