Уровень воды в озере Пауэлл падает из-за двухлетней засухи. Белое «кольцо ванны» на стенах каньона отмечает закат. Джастин Салливан / Getty Images

Вода в озере Пауэлл, одном из крупнейших водохранилищ страны, из-за засухи на западе упала настолько низко, что федеральные чиновники прибегая к экстренным мерам чтобы избежать отключения гидроэлектростанций на плотине Глен-Каньон.

Плотина в Аризоне, которая обеспечивает электричеством семь штатов, не единственная гидроэлектростанция США в беде.

Знаменитая плотина Гувера, также расположенная на реке Колорадо, уменьшил расход воды и производство электроэнергии. Калифорния закрыла гидроэлектростанцию ​​на плотине Оровилль на пять месяцев из-за низкого уровня воды в 2021 году, и официальные лица предупредил что тоже самое может быть в 2022 году.

На северо-востоке на плотины гидроэлектростанций повлияла иная проблема изменения климата – слишком много осадков за один раз.

В США действует более 2,100 гидроэлектростанции, с местами почти в каждом штате. Они играют важную роль в своих региональных энергосистемах. Но большинство из них были построены в прошлом веке в иных климатических условиях, чем сегодня.

Поскольку глобальные температуры повышаются, а климат продолжает меняться, конкуренция за воду будет усиливаться, и способ управления гидроэнергетикой в ​​регионах и в энергосистеме США должен будет измениться. We Исследование производство гидроэлектроэнергии в стране на системном уровне в качестве инженеров. Вот три ключевых момента, которые нужно понять об одном из старейших в стране источников возобновляемой энергии в меняющемся климате.

Гидроэнергетика может делать то, что не могут другие электростанции

Гидроэнергетика вносит свой вклад от 6% до 7% всей выработки электроэнергии в США, но это важнейший ресурс для управления электрическими сетями США.

Гидроэнергетика может помочь, поскольку ее можно быстро включать и выключать. контролировать ежеминутные изменения спроса и предложения. Это также может помочь электросетям быстро прийти в норму когда происходят отключения электроэнергии. Гидроэнергетика составляет около 40 % электросетевых объектов США, которые могут быть запущены без дополнительного энергоснабжения в течение затемнение, отчасти потому, что топливо, необходимое для выработки электроэнергии, — это просто вода, содержащаяся в резервуаре за турбиной.

Кроме того, он также может служить гигантской батареей для сетки. В США более 40 насосных гидроэлектростанций, которые закачивают воду вверх в водохранилище, а затем направляют ее через турбины для выработки электроэнергии по мере необходимости.

Таким образом, в то время как гидроэлектроэнергия представляет собой небольшую часть производства, эти плотины являются неотъемлемой частью поддержания подачи электроэнергии в США.

Изменение климата по-разному влияет на гидроэнергетику в разных регионах.

Во всем мире засуха уже привела к сокращению гидроэнергетики поколение, Как изменение климата влияет на гидроэнергетику в США продвижение вперед будет в значительной степени зависеть от местоположения каждого завода.

Ожидается, что в районах, где таяние снега влияет на речной сток, гидроэнергетический потенциал увеличится зимой, когда больше снега выпадает в виде дождя, но затем уменьшится летом, когда останется меньше снежного покрова. талая. Ожидается, что такая картина будет наблюдаться на большей части западной части США, наряду с усилением многолетних засух, которые могут уменьшить производство гидроэлектроэнергии, в зависимости от того, насколько вместимость склада водохранилище есть.

У Северо-Востока другая проблема. Там выпадают экстремальные осадки, которые могут вызвать наводнения. как ожидается, увеличится. Больше дождя может увеличить потенциал выработки электроэнергии, и есть обсуждение модернизации существующих плотин для производства гидроэлектроэнергии. Но так как многие плотины там также используются для борьбы с наводнениями, возможность производить дополнительные энергетика из-за этого увеличение количества осадков может быть потеряно, если вода будет сбрасываться через переливной канал.

На юге США уменьшение количества осадков и усиление засухи ожидается, что, вероятно, приведет к снижению производства гидроэлектроэнергии.

Некоторые сетевые операторы сталкиваются с более серьезными проблемами

Влияние этих изменений на энергосистему страны будет зависеть от того, как осуществляется управление каждой частью энергосистемы.

Агентства, известные как балансирующие органы, управляют спросом и предложением электроэнергии в своем регионе в режиме реального времени.

Крупнейшим балансирующим органом с точки зрения производства гидроэлектроэнергии является Управление энергетики Бонневилля на Северо-Западе. Он может генерировать около 83,000 59 мегаватт-часов электроэнергии в год на XNUMX плотинах, в основном в Вашингтоне, Орегоне и Айдахо. Одна только плотина Гранд-Кули может производить достаточно энергии для 1.8 миллионов домов.

Большая часть этой области живет в похожем климате и испытает изменение климата примерно так же и в будущем. Это означает, что региональная засуха или бесснежный год могут одновременно ударить по многим производителям гидроэлектроэнергии Bonneville Power Administration. Исследователи обнаружили, что климат этого региона влияет на гидроэнергетику. представлять как риск, так и возможность для сетевых операторов за счет увеличения проблем с управлением в летнее время, а также снижения дефицита электроэнергии в зимнее время.

 Балансирующие органы и количество ГЭС в каждом. Лорен Деннис, CC BY-ND

На Среднем Западе другая история. Независимый системный оператор Мидконтинента, или MISO, имеет 176 гидроэлектростанций на территории, на 50% превышающей площадь Бонневилля, от северной Миннесоты до Луизианы.

Поскольку ее гидроэлектростанции с большей вероятностью будут испытывать разные климатические и региональные воздействия в разное время, MISO и аналогичные крупные операторы имеют возможность уравновесить дефицит гидроэнергии в одном районе за счет выработки в других районах.

Понимание этих региональных климатических эффектов становится все более важным для планирования электроснабжения и защиты безопасности сети, поскольку балансирующие органы работают вместе, чтобы поддерживать свет.

Грядут новые изменения

Изменение климата — не единственный фактор, который повлияет на будущее гидроэнергетики. Конкурирующие требования уже влияет выделяется ли вода для производства электроэнергии или других целей, таких как орошение и питье.

Законы и распределение воды также со временем меняются и изменяют способ управления водой через водохранилища, что влияет на гидроэнергетику. Увеличение использования возобновляемых источников энергии и возможность использования некоторых плотин и водохранилищ для хранения энергии также могут изменить уравнение.

Важность гидроэнергетики в энергосистеме США означает, что большинство плотин, скорее всего, останутся, но изменение климата изменит то, как эти станции используются и управляются.

Об авторе

Кейтлин Грейди, доцент кафедры гражданской и экологической инженерии и научный сотрудник Института этики горных пород, Penn State и Лорен Деннис, Кандидат наук. Студент факультета гражданского строительства и климатологии, Penn State

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Похожие книги:

Будущее, которое мы выбираем: пережить климатический кризис

Кристиана Фигерес и Том Риветт-Карнак

Авторы, сыгравшие ключевую роль в Парижском соглашении об изменении климата, предлагают идеи и стратегии преодоления климатического кризиса, включая индивидуальные и коллективные действия.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Необитаемая Земля: жизнь после потепления

Дэвид Уоллес-Уэллс

В этой книге исследуются потенциальные последствия неконтролируемого изменения климата, включая массовое вымирание, нехватку продовольствия и воды и политическую нестабильность.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Министерство будущего: роман

Ким Стэнли Робинсон

Этот роман представляет мир ближайшего будущего, борющийся с последствиями изменения климата, и предлагает видение того, как общество может измениться, чтобы справиться с кризисом.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Под белым небом: природа будущего

Элизабет Колберт

Автор исследует влияние человека на мир природы, включая изменение климата, и потенциал технологических решений для решения экологических проблем.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Просадка: самый всеобъемлющий план, когда-либо предлагаемый для обратного глобального потепления

под редакцией Пола Хокена

В этой книге представлен всеобъемлющий план решения проблемы изменения климата, включая решения для ряда секторов, таких как энергетика, сельское хозяйство и транспорт.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа