6 vesivoiman ympäristökustannukset (ja 3 hyötyä)

Vesivoima on merkittävä energialähde monilla maapallon alueilla, ja se tarjoaa 24 prosenttia maailman sähkötarpeista. Brasilia ja Norja luottavat melkein yksinomaan vesivoimaan. Yhdysvalloissa 7–12 prosenttia kaikesta sähköstä tuotetaan vesivoimalla; osavaltiot, jotka ovat siitä eniten riippuvaisia, ovat Washington, Oregon, Kalifornia ja New York.

Vesivoima on, kun vettä käytetään liikkuvien osien aktivointiin, mikä puolestaan ​​voi käyttää myllyä, kastelujärjestelmää tai sähköturbiinia (jolloin voimme käyttää termiä vesivoima). Vesivoimaa tuotetaan yleisimmin, kun vettä pidättää a emä, johdettiin alalaitaan turbiinin läpi ja vapautettiin sitten alla olevaan jokeen. Vettä molemmat työntävät paineella yllä olevasta säiliöstä ja vetävät painovoiman avulla, ja tämä energia pyörii turbiinia kytkettynä sähköä tuottavaan generaattoriin. Harvemmalla joen varrella sijaitsevilla vesivoimaloilla on myös pato, mutta sen takana ei ole säiliötä; turbiineja liikuttaa niiden ohi kulkeva jokivesi luonnollisella virtausnopeudella.

Viime kädessä sähköntuotanto perustuu luonnollisen veden kiertoon säiliön täyttöä varten, mikä tekee siitä uusiutuvan prosessin ilman fossiilisia polttoaineita. Fossiilisten polttoaineiden käyttö liittyy moniin ympäristöongelmiin: esimerkiksi öljyn talteenottoon tervahiekka tuottaa ilman pilaantumista; fracking maakaasulle liittyy veden pilaantumista; fossiilisten polttoaineiden polttaminen tuottaa ilmastonmuutosaiheuttavien kasvihuonekaasupäästöt. Siksi katsomme uusiutuvien energialähteiden olevan puhtaita vaihtoehtoja fossiilisille polttoaineille. Kuten kaikki energialähteet, uusiutuvat tai uusiutumattomat, vesivoimaan liittyy kuitenkin ympäristökustannuksia. Tässä on katsaus joihinkin näistä kustannuksista ja hyödyistä.

• Este kalalle. Monet vaeltavat kalalajit uivat ylös ja alas joet elinkaarensa loppuun saattamiseksi. Anadromous kalat, kuten lohi, shad, tai Atlantti, mene ylöspäin kutemaan, ja nuoret kalat uivat joen yli päästäkseen mereen. Katadroomiset kalat, kuten amerikkalainen ankerias, elävät joissa, kunnes ne uivat valtamerelle jalostukseen, ja nuoret ankeriaat (vanhimmat) palaavat makeaseen veteen kuoriutumisensa jälkeen. Padot estävät selvästi näiden kalojen kulun. Jotkut padot on varustettu kalaportailla tai muilla laitteilla, jotta ne pääsevät vahingoittumattomiksi. Näiden rakenteiden tehokkuus on melko vaihteleva, mutta paranee.
• Tulvajärjestelmän muutokset. Padot voivat puskuroida suuria, äkillisiä vesimääriä voimakkaiden sateiden kevätasulan jälkeen. Se voi olla hyvä asia alajuoksun yhteisöille (katso Edut alla), mutta se myös nälkää joen säännöllisen tulvan kautta sedimenttien muodostumista ja estää luonnolliset suuret virtaukset säännöllisestä vastavuoroisuudesta joen pohjalle, mikä uudistaa vesistöjen elinympäristön elämään. Näiden ekologisten prosessien uudelleen luomiseksi viranomaiset vapauttavat määräajoin suuria määriä vettä Colorado-joen alapuolelle, ja tällä on positiivisia vaikutuksia joen rinnalla syntyvään kasvillisuuteen.
• Lämpötilan ja hapen modulaatio. Patorakenteesta riippuen, alavirtaan vapautuva vesi tulee usein säiliön syvemmistä osista. Siksi vesi on lähes sama kylmä lämpötila ympäri vuoden. Tällä on kielteisiä vaikutuksia vesieliöihin, jotka on mukautettu veden lämpötilan suuriin kausivaihteluihin. Samoin vapautuneen veden alhaiset happitasot voivat tappaa vesieliöitä alavirtaan, mutta ongelmaa voidaan lieventää sekoittamalla ilmaa veteen poistoaukon kohdalla.
• haihtuminen. Vesisäiliöt lisäävät joen pinta-alaa ja lisäävät näin haihtuneen veden määrää. Kuumilla, aurinkoisilla alueilla menetykset ovat huikeita: säiliöiden haihtumisesta menetetään enemmän vettä kuin kotitalouskäyttöön. Kun vesi haihtuu, liuenneet suolat jäävät taaksepäin, lisäämällä suolapitoisuutta alavirtaan ja vahingoittaen vesieliöitä.
• Elohopeasaaste. Elohopea kerrostuu kasvillisuuteen pitkillä etäisyyksillä hiilen polttavissa voimalaitoksissa. Kun uusia säiliöitä luodaan, nyt uppoutuneessa kasvillisuudessa löydetty elohopea vapautuu ja bakteerit muuntavat metyyli-elohopeaksi. Tämä metyyli-elohopea tiivistyy yhä enemmän liikkuessaan elintarvikeketjuun (prosessia, jota kutsutaan biomagnifikaatioksi). Petokalojen kuluttajat, mukaan lukien ihmiset, altistuvat sitten myrkyllisen yhdisteen vaarallisille pitoisuuksille.
• Metaanipäästöt. Vesisäiliöt tyydyttyvät usein ravinteiksi, jotka ovat peräisin hajoavasta kasvillisuudesta tai lähellä olevista maatalouskentistä. Levät ja mikro-organismit kuluttavat näitä ravinteita, mikä puolestaan ​​vapauttaa suuria määriä metaania, voimakas kasvihuonekaasu. Tätä ongelmaa ei ole vielä tutkittu tarpeeksi ymmärtääksesi sen todellisen laajuuden.

• Tulvaohjaus. Vesisäiliöiden tasoja voidaan alentaa ennakoiden voimakasta sadetta tai lumimyllyä, puskuroimalla yhteisöjä alavirtaan vaarallisista jokitasoista.
• virkistys. Suureita säiliöitä käytetään usein virkistyskäyttöön, kuten kalastukseen ja veneilyyn.
• Vaihtoehto fossiilisille polttoaineille. Vesivoiman tuottaminen vapauttaa pienemmän nettomäärän kasvihuonekaasuja kuin fossiiliset polttoaineet. Osana energialähteiden valikoimaa vesivoima mahdollistaa suuremman riippuvuuden kotimaisista energia, toisin kuin ulkomailla louhitut fossiiliset polttoaineet, paikoissa, joissa ympäristö on vähemmän tiukat määräyksiä.

Koska vanhempien patojen taloudelliset hyödyt vähenevät, kun ympäristökustannukset ovat nousussa, patojen käytöstä poistamisessa ja purkamisessa on tapahtunut lisääntymistä. Nämä padonpoistot ovat mahtavia, mutta mikä tärkeintä, niiden avulla tutkijat voivat tarkkailla, kuinka luonnolliset prosessit palautetaan joen varrella.

Suuri osa tässä kuvatuista ympäristöongelmista liittyy laajamittaisiin vesivoimahankkeisiin. Siellä on monia erittäin pienimuotoisia hankkeita (joita usein kutsutaan ”mikro-hydroksi”), missä järkevästi sijoitetut pienet turbiinit käyttävät pienen määrän virroja sähkön tuottamiseen yksittäiseen kotiin tai a naapurustossa. Näillä hankkeilla on vähän ympäristövaikutuksia, jos ne suunnitellaan asianmukaisesti.

• Filho, Geraldo Lucio Tiago, Ivan Felipe Silva dos Santos ja Regina Mambeli Barros. "Pienten vesivoimalaitosten kustannusarvio näkökertoimen perusteella." Uusiutuvaa ja kestävää energiaa koskevia arvosteluja 77 (2017): 229–38. Tulosta.
• Forsund, Finn R. "Vesivoiman taloustiede." Springer, 2007.
• Hancock, Kathleen J ja Benjamin K Sovacool. "Kansainvälinen poliittinen talous ja uusiutuva energia: vesivoima ja resurssikirje." Kansainvälisten tutkimusten katsaus 20.4 (2018): 615–32. Tulosta.
• Johansson, Per-Olov ja Bengt Kriström. "Vesivoiman taloudelliset ja sosiaaliset kustannukset." Uumaja, Ruotsi: Taloustieteiden laitos, Uumajan yliopisto, 2018. Tulosta.
• , toim. "Vesivoimakonflikttien moderni kustannus-hyötyanalyysi." Cheltenham, UK: Edward Elgar, 2011.
• , toim. "Vesiprojektien arvioinnin taloudellisuus: vesivoima verrattuna muihin käyttötarkoituksiin." Springer, 2012.