可持续水电潜力

人为气候变化缓解需要等措施,低排放和可再生能源的发展。虽然风能和太阳能预计将有最大的潜在贡献¹水电仍然可以发挥重要的作用,如果只是因为其提供电力独立于天气的能力。(无花果。1)

个别国家是彩色的未使用的潜力,从绿色(充足的潜在)红色(已超过)。图改编自ref。⁵。

全尺寸图像

目前,水电是最大的可再生电力的来源,产生超过所有其他可再生能源技术的总和:所有可再生电力的54%;15%的电力和3%的一次能源²。然而,可再生能源不是真正意义上的可持续发展。设施和基础设施的太阳能、风能和水力发电需要大量的矿物质³,和太阳能农场和农业使用水电流域可能争夺空间。

决定是否,或者,新的安装水电系统只会很少被隔离的决策者,也就是说,没有咨询技术专家和社会利益相关者。开发支持政策,重要的是要有一个共同的理解的基本假设和政策决策的影响。,争论可以避免潜在的事实和讨论可以关注(社会)值,成本和收益。因此需要可靠的信息(科学的),突出(相关对决策者的需要)和合法(尊重利益相关者的不同的价值观和信仰)⁴。

这种观点的后果之一是,对水电潜力的评估不仅要考虑技术限制,而且社会、经济和环境。现在写在自然水,Rongrong徐和同事执行一个详尽的分析河流的全球网络来识别那些仍未使用,水电的位置,减少了环境和社会的影响⁵。

探索的一个常见方法选择未来发展可再生能源是能源潜力分析的一系列约束应用于理论潜力。在水电的情况下,最终产生的重力作用在海拔头,这个理论可能被定义为水的势能对基础水平。然而在实践中,几乎所有的这种能量丢失在天然河床摩擦力。设施如光滑管道(减少摩擦)和大坝(增加头梯度)需要利用一个有意义的一部分的势能。第一个约束是这样一个技术。

第二个约束是一种经济:并不是所有的水坝将成本效益。成本可以与大坝建设(宽谷需要大型大坝),可访问性,或土地使用。河谷往往是人口密集地区,因此淹没的地区从大坝上游位置并不总是受欢迎或可行。

第三个约束处理社会和环境影响。水电安装可能需要位移的人,破坏自然河川径流、泥沙和养分供应,并影响鱼类和水生生态系统^6,7,8。

在先前的研究中,Gernaat et al。⁹彻底改变了水电潜力领域通过开发一个高分辨率的评估方法,考虑到物理和社会经济的约束。涉及系统的扫描方法(几乎)所有的河流在世界范围内,使用高分辨率的数字地形模型。潜在站点水电站进行了探讨每25公里沿着这些河流通过分析气候和地形数据和考虑水电容量和社会经济成本的函数站大坝高度等特点。成本模型包括大坝的建设成本本身,这是依赖于当地的地形,技术设备(发电机、输电线路等)和相关的社会经济成本的土地利用上游流域的一部分,将由大坝水库淹没。成本优化模型被用来确定能源生产和成本之间的权衡,优先考虑大坝每千瓦时成本最低的。最后,生态约束等生态流的限制和保护领域被认为是。

许和他的同事们最近的一篇论文⁵提高在这工作⁹通过更好的地理覆盖范围(60˚90˚N而不是56˚年代到60˚N,实际上现在包括例如,斯堪的纳维亚),高分辨率地形(3”而不是15”),一个密集的搜索网格而不是25公里(4.5公里)和更多的环境和社会约束。例如,他们直接排除水电站开发遗产地区生物多样性的热点地区,森林,泥炭地,地震多发区域,人口密集的地区,地方水坝和水库已经存在。

他们的研究结果表明,总理论的主要份额的水电潜力(58 PWh /年)要么是已经安装,不可行或不盈利,只留下5.3 PWh /年,未使用和盈利潜力,主要位于亚洲(3.9 PWh),在一个小得多的程度上,在非洲(0.6 PWh)。欧洲和美洲另一方面已经在利用他们的水电潜力当经济和环境约束是充分考虑(图。1)。

考虑到许多争议围绕水电^7,8,本研究的附加价值是它允许完整的会计社会和环境影响的潜在水电网站。这种方式,信誉,卓越和合法性的水电潜力评估同时增强,允许发展水电的可持续发展策略。