Die Zukunft der Wasserkraft ist durch Dürren, Überschwemmungen und Klimawandel gefährdet

Das Wasser im Lake Powell, einem der größten Stauseen der Nation, ist inmitten der Dürre im Westen so tief gefallen, dass Bundesbeamte es tun.Rückgriff auf Notfallmaßnahmen um zu vermeiden, dass die Wasserkraft am Glen Canyon Dam abgeschaltet wird.

Der Arizona-Staudamm, der Strom liefertsieben Staaten, ist nicht das einzige US-Wasserkraftwerk in Schwierigkeiten.

Der berühmte Hoover-Staudamm, ebenfalls am Colorado River, hat Reduzierter Wasserfluss und Stromerzeugung . Kalifornien hat ein Wasserkraftwerk am Oroville-Staudamm wegen Niedrigwassers im Jahr 2021 für fünf Monate abgeschaltet, und Beamte haben gewarnt, dass dasselbe passieren könnte im Jahr 2022.

Im Nordosten hat ein anderes Problem des Klimawandels die Staudämme von Wasserkraftwerken in Mitleidenschaft gezogen – zu viel Niederschlag auf einmal.

In den Vereinigten Staaten sind über 2.100 einsatzbereit Wasserkraftwerke, mit Standorten in fast jedem Bundesstaat. Sie spielen eine wesentliche Rolle in ihren regionalen Stromnetzen. Die meisten wurden jedoch im vergangenen Jahrhundert unter einem anderen Klima gebaut als heute.

Wenn die globalen Temperaturen steigen und sich das Klima weiter ändert, wird der Wettbewerb um Wasser zunehmen, und die Art und Weise, wie die Wasserkraftversorgung innerhalb der Regionen und über das Stromnetz in den USA verwaltet wird, muss sich weiterentwickeln. Wir Studie die Wasserkraftproduktion des Landes auf Systemebene als Ingenieure. Hier sind drei wichtige Dinge, die Sie über eine der ältesten erneuerbaren Energiequellen des Landes in einem sich ändernden Klima verstehen sollten.

Wasserkraft kann Dinge, die andere Kraftwerke nicht können

Wasserkraft trägt bei6% bis 7% der gesamten Stromerzeugung in den USA, aber es ist eine entscheidende Ressource für die Verwaltung der US-Stromnetze.

Da es schnell ein- und ausgeschaltet werden kann, kann Wasserkraft helfen Kontrolle von Angebots- und Nachfrageänderungen von Minute zu Minute . Es kann auch Stromnetzen helfen schnell zurückprallen wenn es zu Stromausfällen kommt. Wasserkraft macht etwa 40 % der US-amerikanischen Stromnetze aus, die ohne zusätzliche Stromversorgung während eines Verdunkelung teilweise, weil der Brennstoff, der zur Stromerzeugung benötigt wird, einfach das Wasser ist, das sich im Reservoir hinter der Turbine befindet.

Zusätzlich kann es auch als Riesenbatterie dienen für das Netz. In den USA gibt es über 40 Pumpwasserkraftwerke, die Wasser bergauf in ein Reservoir pumpen und es später durch Turbinen schicken, um bei Bedarf Strom zu erzeugen.

Obwohl die Wasserkraft nur einen kleinen Teil der Stromerzeugung ausmacht, sind diese Dämme ein wesentlicher Bestandteil, um die US-Stromversorgung am Laufen zu halten.

Der Klimawandel wirkt sich regional unterschiedlich auf die Wasserkraft aus

Weltweit hat die Dürre die Wasserkraft bereits verringertErzeugung. Wie Klimawandel beeinflusst Wasserkraft in den USA wird die Zukunft zu einem großen Teil vom Standort der jeweiligen Anlage abhängen.

In Gebieten, in denen schmelzender Schnee den Flussfluss beeinflusst, wird erwartet, dass das Wasserkraftpotenzial im Winter zunimmt, wenn mehr Schnee als Regen fällt, aber dann im Sommer abnimmt, wenn weniger Schneedecke übrig bleibt.Schmelzwasser. Es wird erwartet, dass dieses Muster in weiten Teilen des Westens der USA auftritt, zusammen mit einer Verschlechterung mehrjähriger Dürren, die etwas Wasserkraftproduktion verringern, je nachdem wie viel Speicherkapazität der Vorratsbehälter hat.

Der Nordosten hat eine andere Herausforderung. Dort gibt es extreme Niederschläge, die Überschwemmungen verursachen können.Anstieg erwartet . Mehr Regen kann das Stromerzeugungspotenzial erhöhen, und es gibt Diskussionen über die Nachrüstung weiterer bestehender Staudämme um Wasserkraft zu produzieren. Aber da viele Staudämme auch für den Hochwasserschutz genutzt werden, besteht die Möglichkeit, extra zu produzieren Energie dadurch könnte zunehmender Niederschlag verloren gehen, wenn Wasser durch eine Überlaufrinne abgelassen wird.

Im Süden der USA, abnehmender Niederschlag und verstärkte Dürre werden erwartet, was wahrscheinlich zu einer geringeren Wasserkraftproduktion führen wird.

Einige Netzbetreiber stehen vor größeren Herausforderungen

Die Auswirkungen dieser Änderungen auf das Stromnetz des Landes hängen davon ab, wie jeder Teil des Netzes verwaltet wird.

Agenturen, bekannt als Ausgleichsbehörden, steuern Stromangebot und -nachfrage ihrer Region in Echtzeit.

Die größte Ausgleichsbehörde in Bezug auf die Wasserkrafterzeugung ist die Bonneville Power Administration im Nordwesten. Sie koordiniert jährlich rund 83.000 Megawattstunden Strom über 59 Staudämme, hauptsächlich in Washington, Oregon und Idaho. Allein der Grand Coulee Dam-Komplex kann diesGenügend Strom produzieren für 1,8 Millionen Haushalte.

Ein Großteil dieses Gebiets teilt ein ähnliches Klima und wird den Klimawandel erleben in Zukunft in ähnlicher Weise. Das bedeutet, dass eine regionale Dürre oder ein schneeloses Jahr viele Wasserkraftproduzenten der Bonneville Power Administration gleichzeitig treffen könnte. Forscher haben herausgefunden, dass das Klima dieser Region Auswirkungen auf die Wasserkraft hat sowohl ein Risiko als auch eine Chance darstellen für Netzbetreiber durch zunehmende Herausforderungen im Sommermanagement, aber auch durch Verringerung der Stromausfälle im Winter.

Im Mittleren Westen ist es eine andere Geschichte. Der Midcontinent Independent System Operator MISO hat 176 Wasserkraftwerke auf einer Fläche, die 50 % größer ist als die von Bonneville, von Nord-Minnesota bis Louisiana.

Da seine Wasserkraftwerke mit größerer Wahrscheinlichkeit unterschiedliche klimatische und regionale Auswirkungen zu unterschiedlichen Zeiten erfahren, haben MISO und ähnlich breite Betreiber die Möglichkeit, Wasserkraftdefizite in einem Gebiet durch die Erzeugung in anderen Gebieten auszugleichen.

Das Verständnis dieser regionalen Klimaeffekte wird für die Stromversorgungsplanung und den Schutz der Netzsicherheit immer wichtiger, da die Ausgleichsbehörden zusammenarbeiten, um das Licht am Laufen zu halten.

Weitere Änderungen kommen

Der Klimawandel ist nicht der einzige Faktor, der die Zukunft der Wasserkraft beeinflussen wird. Konkurrierende Anforderungen bereits Einfluss ob Wasser für die Stromerzeugung oder andere Zwecke wie Bewässerung und Trinken verwendet wird.

Gesetze und Wasserzuweisungen ändern sich im Laufe der Zeit und verändern die Art und Weise, wie Wasser durch Stauseen verwaltet wird, was sich auf die Wasserkraft auswirkt. Die Zunahme erneuerbarer Energien und das Potenzial, einige Dämme und Stauseen zur Energiespeicherung zu nutzen, könnten die Gleichung ebenfalls ändern.

Die Bedeutung der Wasserkraft im US-amerikanischen Stromnetz bedeutet, dass die meisten Dämme wahrscheinlich bestehen bleiben werden, aber der Klimawandel wird die Nutzung und Verwaltung dieser Anlagen verändern.

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