انخفض مستوى المياه في بحيرة باول وسط جفاف استمر عقدين. تشير "حلقة البانيو" البيضاء الموجودة على جدران الوادي إلى الانحدار. جوستين سوليفان / جيتي إيماجيس
انخفضت المياه في بحيرة باول ، أحد أكبر الخزانات في البلاد ، وسط الجفاف الغربي لدرجة أن المسؤولين الفيدراليين اللجوء إلى تدابير الطوارئ لتجنب قطع الطاقة الكهرومائية في سد غلين كانيون.
سد أريزونا الذي يوفر الكهرباء لـ سبع ولايات، ليست محطة الطاقة الكهرومائية الأمريكية الوحيدة في ورطة.
يوجد في سد هوفر الشهير الواقع أيضًا على نهر كولورادو خفضت تدفق المياه وإنتاج الطاقة. أغلقت كاليفورنيا محطة للطاقة الكهرومائية في سد أوروفيل لمدة خمسة أشهر بسبب انخفاض منسوب المياه في عام 2021 ، وأعلن المسؤولون حذر من أن نفس الشيء يمكن أن يحدث في 2022.
في الشمال الشرقي ، أثر نوع مختلف من مشكلة تغير المناخ على سدود الطاقة الكهرومائية - وهطول الأمطار بكميات كبيرة دفعة واحدة.
لدى الولايات المتحدة أكثر من 2,100 عاملي السدود الكهرومائية، مع مواقع في كل ولاية تقريبًا. يلعبون أدوارًا أساسية في شبكات القوة الإقليمية الخاصة بهم. ولكن تم بناء معظمها في القرن الماضي في ظل مناخ مختلف عما هو عليه اليوم.
مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية واستمرار تغير المناخ ، ستزداد المنافسة على المياه ، وسيتعين أن تتطور الطريقة التي تدار بها إمدادات الطاقة الكهرومائية داخل المناطق وعبر شبكة الطاقة في الولايات المتحدة. We دراسة إنتاج الطاقة الكهرومائية للأمة على مستوى الأنظمة كمهندسين. فيما يلي ثلاثة أشياء أساسية يجب فهمها حول أحد أقدم مصادر الطاقة المتجددة في البلاد في مناخ متغير.
يمكن للطاقة الكهرومائية أن تفعل أشياء لا تستطيع محطات الطاقة الأخرى القيام بها
تساهم الطاقة الكهرومائية 6٪ إلى 7٪ من إجمالي توليد الطاقة في الولايات المتحدة ، لكنها مورد مهم لإدارة شبكات الكهرباء في الولايات المتحدة.
يمكن أن تساعد الطاقة الكهرومائية ، نظرًا لإمكانية تشغيله وإيقاف تشغيله بسرعة التحكم في تغييرات العرض والطلب من دقيقة إلى دقيقة. يمكن أن يساعد أيضًا في شبكات الطاقة ترتد بسرعة عندما يحدث انقطاع التيار الكهربائي. تشكل الطاقة الكهرومائية حوالي 40٪ من مرافق الشبكة الكهربائية الأمريكية التي يمكن أن تبدأ بدون مصدر طاقة إضافي خلال فترة تعتيمويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الوقود اللازم لتوليد الطاقة هو ببساطة الماء الموجود في الخزان خلف التوربين.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكنها أيضًا بمثابة بطارية عملاقة للشبكة. تمتلك الولايات المتحدة أكثر من 40 محطة للطاقة الكهرومائية يتم ضخها ، والتي تضخ المياه صعودًا إلى خزان ثم ترسلها لاحقًا عبر التوربينات لتوليد الكهرباء حسب الحاجة.
لذلك ، في حين أن الطاقة الكهرومائية تمثل جزءًا صغيرًا من التوليد ، فإن هذه السدود جزء لا يتجزأ من الحفاظ على تدفق إمدادات الطاقة الأمريكية.
يؤثر تغير المناخ على الطاقة الكهرومائية بطرق مختلفة في مناطق مختلفة
على الصعيد العالمي ، أدى الجفاف بالفعل إلى انخفاض الطاقة الكهرومائية جيل. ماذا يؤثر تغير المناخ على الطاقة الكهرومائية في الولايات المتحدة ، سيعتمد المضي قدمًا في جزء كبير منه على موقع كل مصنع.
في المناطق التي يؤثر فيها ذوبان الجليد على تدفق النهر ، من المتوقع أن تزداد إمكانات الطاقة الكهرومائية في الشتاء ، عندما يتساقط المزيد من الثلوج على شكل أمطار ، ولكن بعد ذلك تنخفض في الصيف عندما يتم ترك كمية أقل من الثلج لتصبح المياه الذائبة. من المتوقع أن يحدث هذا النمط في معظم أنحاء غرب الولايات المتحدة ، إلى جانب تفاقم حالات الجفاف المتعددة السنوات التي يمكن أن تحدث تقليل بعض إنتاج الطاقة الكهرومائية، اعتمادًا على المقدار سعة التخزين الخزان.
الشمال الشرقي لديه تحد مختلف. هناك ، هطول الأمطار الشديد الذي يمكن أن يسبب الفيضانات يتوقع أن يزيد. المزيد من الأمطار يمكن أن تزيد من إمكانات توليد الطاقة ، وهناك مناقشات حول تعديل المزيد من السدود القائمة لإنتاج الطاقة الكهرومائية. ولكن نظرًا لاستخدام العديد من السدود هناك أيضًا للتحكم في الفيضانات ، فإن هناك فرصة لإنتاج المزيد طاقة من هذا هطول الأمطار المتزايدة يمكن أن تضيع إذا تم إطلاق المياه من خلال قناة الفائض.
في جنوب الولايات المتحدة ، انخفاض هطول الأمطار واشتداد الجفاف متوقعة ، مما سيؤدي على الأرجح إلى انخفاض إنتاج الطاقة الكهرومائية.
يواجه بعض مشغلي الشبكات تحديات أكبر
سيعتمد تأثير هذه التغييرات على شبكة الكهرباء في البلاد على كيفية إدارة كل جزء من الشبكة.
تقوم الوكالات المعروفة باسم سلطات التوازن بإدارة العرض والطلب على الكهرباء في منطقتهم في الوقت الفعلي.
أكبر سلطة موازنة من حيث توليد الطاقة الكهرومائية هي إدارة بونفيل للطاقة في الشمال الغربي. يمكن أن تولد حوالي 83,000 ميغاواط / ساعة من الكهرباء سنويًا عبر 59 سدًا ، بشكل أساسي في واشنطن وأوريجون وأيداهو. يمكن لمجمع Grand Coulee Dam وحده إنتاج طاقة كافية لـ 1.8 مليون منزل.
الكثير من هذه المنطقة تشترك في مناخ مماثل وسوف تواجه تغير المناخ بنفس الطريقة في المستقبل. وهذا يعني أن الجفاف الإقليمي أو عام بلا ثلوج يمكن أن يضرب العديد من منتجي الطاقة الكهرومائية في إدارة الطاقة في بونفيل في نفس الوقت. وجد الباحثون أن مناخ هذه المنطقة يؤثر على الطاقة الكهرومائية يمثل مخاطرة وفرصة لمشغلي الشبكة من خلال زيادة تحديات الإدارة الصيفية ولكن أيضًا تقليل النقص في الكهرباء في فصل الشتاء.
موازنة السلطات وعدد محطات الطاقة الكهرومائية في كل منها. لورين دينيس, CC BY-ND
في الغرب الأوسط ، إنها قصة مختلفة. يمتلك مشغل النظام المستقل في منتصف القارة ، أو MISO ، 176 محطة للطاقة الكهرومائية عبر مساحة أكبر بنسبة 50٪ من تلك الموجودة في بونفيل ، من شمال مينيسوتا إلى لويزيانا.
نظرًا لأن محطات الطاقة الكهرومائية لديها من المرجح أن تواجه مناخات مختلفة وتأثيرات إقليمية في أوقات مختلفة ، فإن MISO والمشغلين الواسعين بالمثل لديهم القدرة على موازنة عجز الطاقة الكهرومائية في منطقة ما مع التوليد في مناطق أخرى.
يعد فهم تأثيرات المناخ الإقليمية أمرًا ضروريًا بشكل متزايد لتخطيط إمدادات الطاقة وحماية أمن الشبكة حيث تعمل السلطات المتوازنة معًا للحفاظ على الأضواء.
المزيد من التغيير قادم
تغير المناخ ليس العامل الوحيد الذي سيؤثر على مستقبل الطاقة الكهرومائية. المطالب المتنافسة تأثير بالفعل سواء كانت المياه مخصصة لتوليد الكهرباء أو لاستخدامات أخرى كالري والشرب.
تتغير القوانين وتخصيص المياه أيضًا بمرور الوقت وتغير كيفية إدارة المياه من خلال الخزانات ، مما يؤثر على الطاقة الكهرومائية. قد تؤدي الزيادة في الطاقة المتجددة وإمكانية استخدام بعض السدود والخزانات لتخزين الطاقة إلى تغيير المعادلة أيضًا.
تعني أهمية الطاقة الكهرومائية عبر شبكة الطاقة الأمريكية أن معظم السدود من المرجح أن تبقى ، لكن تغير المناخ سيغير كيفية استخدام هذه المحطات وإدارتها.
نبذة عن الكاتب
كيتلين جرادي، أستاذ مساعد في الهندسة المدنية والبيئية وبحوث مشارك في معهد أخلاقيات الصخور ، ولاية بنسلفانيا و لورين دينيس، دكتوراه. طالب في الهندسة المدنية وعلوم المناخ ، ولاية بنسلفانيا
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
كتب ذات صلة:
المستقبل الذي نختاره: النجاة من أزمة المناخ
بقلم كريستيانا فيغيريس وتوم ريفيت كارناك
يقدم المؤلفون ، الذين لعبوا أدوارًا رئيسية في اتفاقية باريس بشأن تغير المناخ ، رؤى واستراتيجيات لمعالجة أزمة المناخ ، بما في ذلك العمل الفردي والجماعي.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
الأرض غير الصالحة للسكن: الحياة بعد الاحترار
ديفيد والاس ويلز
يستكشف هذا الكتاب العواقب المحتملة للتغير المناخي غير الخاضع للرقابة ، بما في ذلك الانقراض الجماعي ، وندرة الغذاء والماء ، وعدم الاستقرار السياسي.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
وزارة المستقبل: رواية
بواسطة كيم ستانلي روبنسون
تتخيل هذه الرواية عالم المستقبل القريب يتصارع مع تأثيرات تغير المناخ وتقدم رؤية لكيفية تحول المجتمع لمعالجة الأزمة.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
تحت سماء بيضاء: طبيعة المستقبل
من اليزابيث كولبرت
يستكشف المؤلف تأثير الإنسان على العالم الطبيعي ، بما في ذلك تغير المناخ ، وإمكانية الحلول التكنولوجية لمواجهة التحديات البيئية.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
السحب: الخطة الأكثر شمولاً على الإطلاق من أجل عكس الاحترار العالمي
حرره بول هوكين
يقدم هذا الكتاب خطة شاملة لمعالجة تغير المناخ ، بما في ذلك الحلول من مجموعة من القطاعات مثل الطاقة والزراعة والنقل.
