Гидроэнергетика — опора чистой энергетики. Ее современная форма существует уже более века, и она является одним из крупнейших источников возобновляемой электроэнергии в мире.
Однако в прошлом году погодные условия привели к крупному провалу в работе ГЭС: выработка электроэнергии упала рекордно низкими темпами. Падение оказалось настолько значительным, что оказало измеримое влияние на глобальные выбросы. Согласно новому отчету Международного энергетического агентства (МЭА), общий рост энергетических выбросов в 2023 году составил около 1,1%, и на дефицит гидроэлектроэнергии приходится 40% этого роста.
Учитывая многолетнюю изменчивость погоды и изменение климата, гидроэнергетику впереди могут ждать непростые времена. Рассмотрим, чего нам следует ожидать от этого источника энергии и как это может сказаться на достижении климатических целей.
Пересыхание источников
Гидроэлектростанции используют движение воды для выработки электричества. Большинство современных установок полагаются на плотины, создающие водохранилища. Операторы могут регулировать сброс воды через турбины по мере необходимости, превращая ГЭС в энергетический источник, который можно включать и выключать по требованию.
Такая маневренность — настоящий подарок для энергосистемы, особенно потому, что некоторые возобновляемые источники, как ветер и солнце, не так легко контролировать. (Если кто-то изобретет способ направлять больше солнечного света в мою сторону, прошу сообщить — мне бы его не помешало.)
Однако, хотя большинство ГЭС обладают некоторой степенью маневренности, этот источник энергии по-прежнему критически зависит от погоды, поскольку дожди и снегопады наполняют водохранилища. Это стало проблемой в последние несколько лет, когда многие регионы мира столкнулись с сильными засухами.
В 2023 году в мире было добавлено около 20 гигаватт новых мощностей гидроэнергетики, но из-за погодных условий общий объем выработанной электроэнергии упал.
Дефицит особенно сильно ударил по Китаю, где выработка снизилась на 4,9%. Северная Америка также ощутила на себе засухи, усугубленные Эль-Ниньо, принесшим более теплые и сухие условия. Европа оказалась одним из немногих регионов, где ситуация улучшилась в 2023 году — в основном потому, что 2022 год был еще хуже с точки зрения засухи на континенте.
Когда выработка ГЭС снизилась, для восполнения дефицита пришлось задействовать ископаемое топливо, такое как уголь и природный газ, что способствовало росту глобальных выбросов. В целом, изменения в выработке гидроэнергии оказали большее влияние на глобальные выбросы, чем даже рост авиационной отрасли после пандемии с 2022 по 2023 год.
Тонкий ручеек
Изменения в погоде, вызвавшие падение выработки ГЭС в прошлом году, отчасти можно списать на ожидаемую ежегодную изменчивость. Но в условиях меняющегося климата возникает вопрос: не попала ли гидроэнергетика в беду?
Влияние изменения климата на режимы осадков сложное и не всегда очевидное. Тем не менее, существует несколько ключевых механизмов, которые, вероятно, затронут гидроэнергетику, как объяснялось в обзорной статье 2022 года:
- Повышение температуры приведет к увеличению засух, поскольку теплый воздух забирает больше влаги, ускоряя высыхание рек, почв и растительности.
- Зимы станут в целом теплее, что приведет к уменьшению запасов снега и льда, которые часто наполняют водохранилища ранней весной в таких регионах, как запад США.
- Увеличится изменчивость осадков: периоды более сильных ливней могут вызвать наводнения (что означает, что вода недостаточно аккумулируется в водохранилищах для последующего использования на электростанциях).
То, что это будет означать для выработки электроэнергии, зависит от конкретного региона мира. Одно глобальное исследование 2021 года показало, что около половины стран с мощностями ГЭС могут ожидать снижения выработки на 20% раз в десятилетие. Другой отчет, сфокусированный на Китае, выявил, что при более экстремальных сценариях выбросов почти четверть электростанций в стране может столкнуться с регулярным снижением выработки такого уровня.
Вряд ли гидроэнергетика превратится в совсем тонкий ручеек даже в сухие годы. Однако энергосистема будущего должна быть готова к погодным колебаниям. Наличие широкого спектра источников электроэнергии и их объединение с помощью передающей инфраструктуры на больших географических территориях поможет сохранить устойчивость сети и ее готовность к изменению климата.
Связанное чтение
Засухи на западе США уже много лет сокращают выработку гидроэнергии. Вот как изменение погоды может повлиять на климатические цели Калифорнии.
Хотя адаптация может помочь избежать наихудших последствий изменения климата, существует предел тому, насколько она может быть полезной. Я увидел это, когда путешествовал по Эль-Пасо, штат Техас, известному как «город, неуязвимый к засухе».
Засуха создает новые проблемы для скотоводов, которым приходится справляться с целым рядом угроз для своих животных и образа жизни. Доступ к данным может стать ключом к их навигации в меняющемся мире.
Еще кое-что
Китайские электромобили вышли на авансцену в продолжающейся напряженности между США и КНР. Эти автомобили могли бы помочь в борьбе с изменением климата, но администрация Байдена с опаской относится к их допуску на рынок. Существуют две основные причины: безопасность и экономика. Подробнее об этом читайте в последнем обзоре моей коллеги Зейи Янг здесь.
Следим за климатом
На этой неделе на орбиту выведен новый спутник, который будет следить за выбросами метана. Отслеживание утечек этого мощного парникового газа может иметь решающее значение для борьбы с изменением климата. (New York Times)
→ Это не первая наша попытка отслеживать парниковые газы из космоса — но вот чем MethaneSAT отличается от других спутников-детекторов метана. (Heatmap)
Более «умная» зарядка электромобилей может стать ключом к будущей энергосистеме, и Калифорния работает над новой программой для ее тестирования. (Canary Media)
Магниты, используемые в ветряных турбинах, почти всегда оказываются на свалке. Новая программа направлена на изменение этой ситуации путем поддержки новых методов переработки. (Grist)
→ Одна компания стремится обойтись без редкоземельных металлов, которые используются в современных мощных магнитах. (MIT Technology Review)
Центры обработки данных (ЦОД) потребляют огромное количество воды для охлаждения оборудования. По мере роста числа таких объектов, в том числе для поддержки ИИ-инструментов вроде ChatGPT, они могут истощить водные ресурсы в некоторых регионах. (The Atlantic)
Ни один штат США не проявлял такой энтузиазма по поводу тепловых насосов, как Мэн. Хотя это может показаться странным — приборы теряют часть своей эффективности на холоде — штат стал примером успеха этой технологии. (New York Times)
Новые правила Комиссии по ценным бумагам и биржам США обяжут компании отчитываться о своих выбросах и ожидаемых климатических рисках. Окончательная версия смягчена по сравнению с первоначальным предложением, которое охватывало более широкий спектр выбросов. (Associated Press)
