מים חשמליים הם מקור כוח משמעותי באזורים רבים של העולם, ומספק 24% מצרכי החשמל העולמיים. ברזיל ונורווגיה מסתמכות כמעט אך ורק על כוח הידרו. בארצות הברית, 7 עד 12% מכלל החשמל מיוצר על ידי כוח מים; המדינות התלויות בה ביותר הן וושינגטון, אורגון, קליפורניה וניו יורק.
כוח מים נגד הידרואלקטריות
כוח מים הוא כאשר משתמשים במים להפעלת חלקים נעים, שבתורם עשויים להפעיל טחנה, מערכת השקיה או טורבינה חשמלית (במקרה כזה נוכל להשתמש במונח הידרו-חשמלי). לרוב, הידרואלקטריות נוצרת כאשר מים נעצרים על ידי א סכר, הוביל במורד אבן דרך טורבינה, ואז שוחרר בנהר שמתחת. המים נדחפים על ידי לחץ מהמאגר שמעל ונמשכים על ידי כוח הכבידה, וכי האנרגיה מסובבת טורבינה המחוברת לגנרטור המייצר חשמל. למפעלים ההידרואלקטריים הנדירים יותר נדירים יש גם סכר, אך מאחוריו אין מאגר; טורבינות מועברות על ידי מי הנהר הזורמים על פיהם בקצב הזרימה הטבעי.
בסופו של דבר, ייצור החשמל מסתמך על מחזור המים הטבעי כדי למלא מחדש את המאגר, מה שהופך אותו לתהליך מתחדש ללא צורך בדלק מאובנים. השימוש שלנו בדלקים מאובנים קשור לשלל בעיות סביבתיות: למשל, מיצוי נפט מ חולות זפת
מייצר זיהום אוויר; שבריר עבור גז טבעי קשור לזיהום מים; שריפת דלקים מאובנים מייצרת שינוי אקלים-מחשיבה פליטת גזי חממה. לפיכך אנו רואים במקורות לאנרגיה מתחדשת כחלופות נקיות לדלקים מאובנים. עם זאת, כמו כל מקורות האנרגיה, המתחדשים או לא, יש עלויות סביבתיות הקשורות להידרואלקטריות. להלן סקירה של כמה מהעלויות הללו, יחד עם כמה יתרונות.עלויות
- מכשול לדגים. מינים רבים של דגים נודדים שוחים על נהרות ומורדות כדי להשלים את מעגל חייהם. דגים אנדרומיים, כמו סלמון, שאד או חידקן אטלנטי, עולים במעלה הנהר כדי להוליד, ודגים צעירים שוחים במורד הנהר כדי להגיע לים. דגים קטדרומיים, כמו הצלופח האמריקני, חיים בנהרות עד שהם שוחים אל האוקיאנוס כדי להתרבות, והצלופחים הצעירים (האלפים) חוזרים למים מתוקים לאחר שהם בוקעים. סכר ברור שחוסמים את מעבר הדגים האלה. כמה סכרים מצוידים בסולמות דגים או במכשירים אחרים כדי לאפשר להם לעבור ללא פגע. היעילות של מבנים אלה היא משתנה למדי אך משתפרת.
- שינויים במשטר השיטפון. סכרים יכולים לאגר כמויות גדולות ופתאומיות של מים בעקבות התכה באביב של גשמים עזים. זה יכול להיות דבר טוב עבור קהילות במורד הזרם (ראה יתרונות בהמשך), אך הוא גם מרעיב את הנהר כתוצאה מזרם תקופתי של משקעים ומונע מהזרימות הגבוהות הטבעיות מלהגיב מחדש באופן קבוע על ערוצת הנהר, המחדשת את בית הגידול למים החיים. כדי לשחזר תהליכים אקולוגיים אלה, הרשויות משחררות מעת לעת כמויות גדולות של מים במורד נהר הקולורדו, עם השפעות חיוביות על הצמחייה הילידית לצד הנהר.
- אפנון טמפרטורה וחמצן. בהתאם לעיצוב הסכר, מים המשתחררים במורד הזרם מגיעים לעתים קרובות מהחלקים העמוקים יותר של המאגר. לכן מים אלה הם באותה טמפרטורה קרה במשך כל השנה. יש לכך השפעות שליליות על חיי המים המותאמים לשינויים עונתיים רחבים בטמפרטורת המים. באופן דומה, רמות חמצן נמוכות במים משוחררים יכולות להרוג את החיים במים במורד הזרם, אך ניתן להקל על הבעיה על ידי ערבוב אוויר למים ביציאה.
- אידוי. מאגרים מגדילים את שטח הנהר, וכך מגדילים את כמות המים שאבדים לאידוי. באזורים חמים ושטופי שמש ההפסדים מדהימים: יותר מים מאבדים מאידוי המאגר מאשר משמשים לצריכה ביתית. כאשר מתאדים מים, מלחים מומסים נותרו מאחור, מגבירים את רמות המליחות במורד הזרם ופוגעים בחיים מימיים.
- זיהום מרקורי. כספית מופקדת על צמחיה למרחקים ארוכים רוח רוח מתחנות כוח בוערות פחם. כשנוצרים מאגרים חדשים, הכספית שנמצאת בצמחייה שקועה עכשיו משתחררת והופכת על ידי חיידקים למתיל כספית. מתיל-כספית זו מתרכזת יותר ויותר ככל שהיא נעה לאורך שרשרת המזון (תהליך הנקרא ביומגניפיקציה). צרכני דגים טורפים, כולל בני אדם, נחשפים אז לריכוזים מסוכנים של התרכובת הרעילה.
- פליטות מתאן. מאגרים לרוב רוויים בחומרים מזינים שמקורם בצמחייה או בשדות חקלאיים סמוכים. חומרים מזינים אלה נצרכים על ידי אצות ומיקרואורגניזמים אשר בתורם משחררים כמויות גדולות של מתאן, גז חממה רב עוצמה. בעיה זו טרם נחקרה דיה בכדי להבין את מידתה האמיתית.
יתרונות
- בקרת שטפונות. ניתן להוריד את מפלס המאגר בציפייה לגשם כבד או להמיס שלג, ולכפות את היישובים במורד הזרם מפלסי נהר מסוכנים.
- בילוי. מאגרים גדולים משמשים לרוב לפעילות פנאי כמו דייג ושייט.
- אלטרנטיבה לדלקים מאובנים. הפקת הידרואלקטריות משחררת כמות נטו נמוכה יותר של גזי חממה בהשוואה לדלקים מאובנים. כחלק מתיק מקורות אנרגיה, הידרואלקטריות מאפשרת הסתמכות רבה יותר על המקומי אנרגיה, בניגוד לדלקים מאובנים שנכרתו מעבר לים, במקומות עם פחות סביבה מחמירה תקנות.
כמה פתרונות
מכיוון שהיתרונות הכלכליים של סכרים ישנים הולכים וגדלים בעוד העלויות הסביבתיות גוברות, ראינו עלייה בפירוק והסרת הסכר. הסרת הסכר הללו מרהיבה, אך הכי חשוב שהם מאפשרים למדענים להתבונן כיצד משוחזרים תהליכים טבעיים לאורך הנהרות.
חלק ניכר מהבעיות הסביבתיות המתוארות כאן קשורות לפרויקטים הידרואלקטריים רחבי היקף. יש המון פרויקטים בקנה מידה קטן מאוד (המכונים לעתים קרובות "מיקרו-הידרו") במקומם טורבינות קטנות שהונחו משתמשות בזרמים בנפח נמוך כדי לייצר חשמל לבית יחיד או שכונה. לפרויקטים אלה השפעה סביבתית מועטה אם הם מתוכננים כראוי.
מקורות וקריאה נוספת
- פיליו, ג'ראלדו לוסיו טיאגו, איבן פליפה סילבה דוס סנטוס ורגינה ממלי בארוס. "הערכת עלות של תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות על בסיס גורם ההיבט." ביקורות אנרגיה מתחדשת ובת קיימא 77 (2017): 229–38. הדפס.
- פורסונד, פין ר. "כלכלת כוח הידרולי." שפרינגר, 2007.
- הנקוק, קתלין ג'יי, ובנג'מין ק סובאקול. "כלכלה פוליטית בינלאומית ואנרגיה מתחדשת: כוח הידרואלקטרי וקללת המשאבים." סקירה של מחקרים בינלאומיים 20.4 (2018): 615–32. הדפס.
- ג'והנסון, פר-אולוב ובנט קריסטרום. "כלכלה ועלויות חברתיות של כוח הידרואלקטרי." Umeå, שוודיה: החוג לכלכלה, אוניברסיטת Umeå, 2018. הדפס.
- , עורכים. "ניתוח מודרני-על-תועלת של סכסוכי כוח-מים." צ'לטנהאם, בריטניה: אדוארד אלגר, 2011.
- , עורכים. "כלכלת הערכת פרויקטים של מים: הידרואלקטריות לעומת שימושים אחרים." שפרינגר, 2012.