Mực nước của hồ Powell đã giảm trong bối cảnh hạn hán kéo dài hai thập kỷ. 'Vòng bồn tắm' màu trắng trên các bức tường của hẻm núi đánh dấu sự suy tàn. Justin Sullivan / Getty Hình ảnh
Nước ở Hồ Powell, một trong những hồ chứa lớn nhất của quốc gia, đã xuống quá thấp trong bối cảnh hạn hán ở phương Tây đến nỗi các quan chức liên bang dùng đến các biện pháp khẩn cấp để tránh đóng cửa thủy điện ở đập Glen Canyon.
Đập Arizona, cung cấp điện cho bảy tiểu bang, không phải là nhà máy thủy điện duy nhất của Mỹ gặp sự cố.
Đập Hoover mang tính biểu tượng, cũng trên sông Colorado, có giảm lưu lượng nước và sản xuất điện. California đóng cửa một nhà máy thủy điện ở Đập Oroville trong 2021 tháng vì mực nước thấp vào năm XNUMX, và các quan chức đã cảnh báo điều tương tự có thể xảy ra 2022.
Ở vùng Đông Bắc, một dạng vấn đề biến đổi khí hậu khác đã ảnh hưởng đến các đập thủy điện - lượng mưa quá lớn cùng một lúc.
Hoa Kỳ có hơn 2,100 hoạt động đập thủy điện, với các địa điểm ở gần như mọi tiểu bang. Họ đóng những vai trò thiết yếu trong lưới điện khu vực của họ. Nhưng hầu hết đều được xây dựng trong thế kỷ trước dưới một khí hậu khác với khí hậu ngày nay.
Khi nhiệt độ toàn cầu tăng và khí hậu tiếp tục thay đổi, cạnh tranh về nước sẽ gia tăng, và cách thức cung cấp thủy điện được quản lý trong các khu vực và trên toàn hệ thống lưới điện ở Mỹ sẽ phải phát triển. We nghiên cứu sản xuất thủy điện của quốc gia ở cấp độ hệ thống với tư cách là kỹ sư. Dưới đây là ba điều chính cần hiểu về một trong những nguồn năng lượng tái tạo lâu đời nhất của quốc gia trong điều kiện khí hậu thay đổi.
Thủy điện có thể làm được những điều mà các nhà máy điện khác không làm được
Thủy điện đóng góp 6% đến 7% tổng sản lượng điện ở Mỹ, nhưng nó là một nguồn lực quan trọng để quản lý lưới điện của Hoa Kỳ.
Bởi vì nó có thể nhanh chóng được bật và tắt, năng lượng thủy điện có thể giúp kiểm soát sự thay đổi cung và cầu từng phút. Nó cũng có thể giúp lưới điện nhanh chóng trả lại khi mất điện xảy ra. Thủy điện chiếm khoảng 40% các cơ sở lưới điện của Hoa Kỳ có thể được khởi động mà không cần cung cấp điện bổ sung trong một mất điện, một phần vì nhiên liệu cần thiết để tạo ra điện chỉ đơn giản là nước được giữ trong bể chứa phía sau tuabin.
Ngoài ra, nó cũng có thể phục vụ như một cục pin khổng lồ cho lưới điện. Hoa Kỳ có hơn 40 nhà máy thủy điện bơm nước, bơm nước từ đỉnh núi vào một hồ chứa và sau đó đưa nước qua các tuabin để tạo ra điện khi cần thiết.
Nhận tin mới nhất qua email
Vì vậy, trong khi thủy điện chỉ chiếm một phần nhỏ sản lượng điện, những con đập này là không thể thiếu để giữ cho nguồn cung cấp điện của Hoa Kỳ luôn chảy.
Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến thủy điện theo những cách khác nhau ở các vùng khác nhau
Trên toàn cầu, hạn hán đã làm giảm thủy điện thế hệ. Làm sao biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến thủy điện ở Mỹ trong tương lai sẽ phụ thuộc phần lớn vào vị trí của từng nhà máy.
Ở những khu vực mà tuyết tan ảnh hưởng đến dòng chảy của sông, tiềm năng thủy điện dự kiến sẽ tăng lên vào mùa đông, khi tuyết rơi nhiều hơn khi mưa, nhưng sau đó giảm vào mùa hè khi lượng tuyết rơi ít hơn. nước tan. Mô hình này dự kiến sẽ xảy ra ở phần lớn miền Tây Hoa Kỳ, cùng với những đợt hạn hán kéo dài nhiều năm ngày càng tồi tệ hơn có thể giảm một số sản lượng thủy điện, tùy thuộc vào bao nhiêu khả năng lưu trữ hồ chứa có.
Vùng Đông Bắc có một thách thức khác. Ở đó, lượng mưa cực lớn có thể gây ra lũ lụt là dự kiến sẽ tăng. Mưa nhiều hơn có thể làm tăng tiềm năng phát điện, và có thảo luận về việc trang bị thêm các đập hiện có để sản xuất thủy điện. Nhưng vì nhiều đập ở đó cũng được sử dụng để kiểm soát lũ lụt, nên cơ hội để sản xuất thêm năng lượng từ đó lượng mưa ngày càng tăng có thể bị mất nếu nước được xả qua kênh tràn.
Ở miền nam Hoa Kỳ, giảm lượng mưa và gia tăng hạn hán dự kiến, điều này có thể sẽ làm giảm sản lượng thủy điện.
Một số nhà khai thác lưới điện phải đối mặt với những thách thức lớn hơn
Ảnh hưởng của những thay đổi này đối với lưới điện quốc gia sẽ phụ thuộc vào cách quản lý từng phần của lưới điện.
Các cơ quan được gọi là cơ quan cân bằng quản lý cung và cầu điện trong khu vực của họ trong thời gian thực.
Cơ quan cân đối lớn nhất về sản xuất thủy điện là Cơ quan Quản lý Điện Bonneville ở Tây Bắc. Nó có thể tạo ra khoảng 83,000 megawatt-giờ điện hàng năm trên 59 đập, chủ yếu ở Washington, Oregon và Idaho. Chỉ riêng khu phức hợp Đập Grand Coulee có thể tạo ra đủ năng lượng cho Nhà triệu triệu.
Phần lớn khu vực này có chung khí hậu và sẽ trải qua biến đổi khí hậu theo cách tương tự trong tương lai. Điều đó có nghĩa là hạn hán trong khu vực hoặc năm không có tuyết có thể ảnh hưởng đến nhiều nhà sản xuất thủy điện của Cơ quan Quản lý Điện lực Bonneville cùng một lúc. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng khí hậu của khu vực này ảnh hưởng đến thủy điện đưa ra cả rủi ro và cơ hội cho các nhà vận hành lưới điện bằng cách gia tăng các thách thức quản lý vào mùa hè nhưng cũng giảm thiểu tình trạng thiếu điện vào mùa đông.
Cân đối các cơ quan có thẩm quyền và số lượng các nhà máy thủy điện ở mỗi nơi. Lauren Dennis, CC BY-NĐ
Ở Trung Tây, đó là một câu chuyện khác. Đơn vị Điều hành Hệ thống Độc lập Giữa Lục địa, hay MISO, có 176 nhà máy thủy điện trên một khu vực lớn hơn 50% so với Bonneville, từ bắc Minnesota đến Louisiana.
Do các nhà máy thủy điện của nó có nhiều khả năng chịu các tác động khí hậu khác nhau và vùng khác nhau vào những thời điểm khác nhau, nên MISO và các nhà khai thác rộng rãi tương tự có khả năng cân bằng sự thiếu hụt thủy điện ở một khu vực với việc phát điện ở các khu vực khác.
Việc hiểu rõ các tác động khí hậu khu vực này ngày càng cần thiết cho việc lập kế hoạch cung cấp điện và bảo vệ an ninh lưới điện khi các cơ quan quản lý cân bằng phối hợp với nhau để duy trì hoạt động chiếu sáng.
Nhiều thay đổi đang đến
Biến đổi khí hậu không phải là yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến tương lai của thủy điện. Nhu cầu cạnh tranh đã ảnh hưởng liệu nước có được phân bổ để phát điện hay các mục đích sử dụng khác như tưới tiêu và nước uống hay không.
Luật pháp và phân bổ nước cũng thay đổi theo thời gian và thay đổi cách quản lý nước thông qua các hồ chứa, ảnh hưởng đến thủy điện. Sự gia tăng năng lượng tái tạo và tiềm năng sử dụng một số đập và hồ chứa để lưu trữ năng lượng cũng có thể thay đổi phương trình.
Tầm quan trọng của thủy điện trên toàn lưới điện của Hoa Kỳ có nghĩa là hầu hết các đập đều có thể ở lại đây, nhưng biến đổi khí hậu sẽ thay đổi cách sử dụng và quản lý các nhà máy này.
Giới thiệu về Tác giả
Caitlin Grady, Trợ lý Giáo sư về Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường và Phó Nghiên cứu tại Viện Đạo đức Rock, Penn State và Lauren Dennis, Bằng tiến sĩ. Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng và Khoa học Khí hậu, Penn State
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
Sách được đề xuất:
Động vật hoang dã của Yellowstone đang chuyển đổi
Hơn ba mươi chuyên gia phát hiện các dấu hiệu đáng lo ngại của một hệ thống bị căng thẳng. Họ xác định ba yếu tố gây căng thẳng quá mức: các loài xâm lấn, phát triển khu vực tư nhân của các vùng đất không được bảo vệ và khí hậu ấm lên. Các khuyến nghị kết luận của họ sẽ định hình cuộc thảo luận thế kỷ hai mươi mốt về cách đối mặt với những thách thức này, không chỉ trong các công viên Mỹ mà còn cho các khu vực bảo tồn trên toàn thế giới. Rất dễ đọc và minh họa đầy đủ.
Glut năng lượng: Biến đổi khí hậu và chính trị của sự béo
bởi Ian Roberts. Chuyên gia kể câu chuyện về năng lượng trong xã hội và đặt 'độ béo' bên cạnh biến đổi khí hậu như những biểu hiện của tình trạng bất ổn hành tinh cơ bản tương tự. Cuốn sách thú vị này lập luận rằng xung năng lượng nhiên liệu hóa thạch không chỉ bắt đầu quá trình biến đổi khí hậu thảm khốc mà còn đẩy sự phân bổ trọng lượng trung bình của con người lên cao. Nó cung cấp và thẩm định cho người đọc một bộ các chiến lược khử carbon cá nhân và chính trị.
Để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng "The Glut năng lượng" trên Amazon.
Khán đài cuối cùng: Nhiệm vụ của Ted Turner để cứu một hành tinh rắc rối
của tác giả Todd Wilkinson và Ted Turner. Ted Turner, doanh nhân và ông trùm truyền thông gọi sự nóng lên toàn cầu là mối đe dọa khủng khiếp nhất mà loài người phải đối mặt, và nói rằng các ông trùm của tương lai sẽ được đúc kết trong việc phát triển năng lượng tái tạo thay thế xanh. Qua con mắt của Ted Turner, chúng tôi xem xét một cách suy nghĩ khác về môi trường, nghĩa vụ của chúng tôi là giúp đỡ người khác khi cần và những thách thức nghiêm trọng đe dọa sự tồn tại của nền văn minh.
Để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng "Last Stand: Ted Turner's Quest ..." trên Amazon.
