De groeiende klimaatrisico's van een klimaatoplossing

Zelfs als een verzengende, droge zomer overgaat in de richting van de winter, het spook van droogte heeft geweigerd het podium te verlaten. Terwijl droogte wordt gedefinieerd als een gebrek aan watervoorraden,zoals getypeerd door de historisch lage waterstanden van de rivier de Mississippi vorige maand– het kan gemakkelijk uitzaaien als een gebrek aan elektriciteit. Water is de "brandstof" voor waterkracht, nog steeds de belangrijkste bron van hernieuwbare elektriciteit die op de planeet wordt opgewekt, en droogte is als een embargo op die brandstof.

Waterbeheerders op de Colorado-rivier net waarschuwde voor een dreigend doemscenario"waar aanhoudende droogte de elektriciteitsopwekking bij Glen Canyon Dam zou stoppen. Dat scenario is al gearriveerd Kariba-dam, het op één na grootste waterkrachtproject in zuidelijk Afrika, dat meer dan de helft van het elektriciteitsverbruik van Zambia en Zimbabwe levert. Kariba's reservoir - gebouwd in 1959 is het de qua volume het grootste reservoir ter wereld-is bij de laagste niveau in zijn geschiedenis, resulterend in extreem stroomonderbrekingen naar Zimbabwe en stroomrantsoenering in Zambia.

Omdat watercrises energiecrises worden, zijn het nu ook crises voor klimaatactie. Om de decarbonisatie van energie te helpen bereiken, die essentieel is voor het halen van de klimaatdoelstellingen, plannen veel landen een drastische uitbreiding van waterkracht en wereldwijde energieagentschappen voorspelt een verdubbeling van de wereldwijde capaciteit tegen 2050. Maar vanwege het niveau van klimaatverandering dat al is ingebakken, zullen door droogte veroorzaakte embargo's op de waterbrandstof van waterkracht de komende decennia waarschijnlijk frequenter en wijdverspreider worden.

Met andere woorden, een van de meest aangeprezen oplossingen voor de klimaatcrisis wordt steeds minder betrouwbaar vanwege de negatieve gevolgen van klimaatverandering die al aan de gang zijn. Die gecompliceerde realiteit heeft belangrijke implicaties voor de manier waarop we bestaande water- en energiesystemen beheren, en voor de oplossingen voor klimaatverandering die voortkomen uit de onlangs afgesloten Klimaatconferentie van de Verenigde Naties (COP27).

Vorige zomer, Europa en China doorstond historische droogtes die rivieren lieten zakken en reservoirs drooglegden die waterkrachtsystemen gebruiken om elektriciteit op te wekken. Waterkracht levert 80% van de elektriciteit voor de Chinese provincie Sichuan en de verlengde droogte halveerde generatie. Een hittegolf verergerde de uitdaging, dus terwijl de opwekking afnam, steeg de vraag naar elektriciteit voor airconditioning enorm: de vraag naar elektriciteit in Sichuan was 25% gestegen in vergelijking met dezelfde periode in 2021. Als gevolg hiervan kregen tienduizenden commerciële consumenten in Sichuan te horen dat ze moesten sluiten gedurende tien dagen in augustus.

In Europa zorgde droogte voor een terugval in de opwekking van waterkracht Italië, Oostenrijk, Spanje en Portugal.

Het zuidwesten van de Verenigde Staten lijkt te verschuiven naar een algeheel droger klimaat, signalering van uitdagingen op lange termijn voor zowel watervoorziening als waterkracht. Waterkrachtdammen in de Colorado-rivier leveren elektriciteit aan 5 miljoen mensen en hun reservoirs nemen al tientallen jaren af. Het Bureau of Reclamation meldde dat er bijna een een op de drie kans dat de reservoirniveaus zo laag worden tegen 2024 dat de Glen Canyon Dam van 1.3 gigawatt stopt met opwekken. Verderop langs de Colorado-rivier is de droogte afgenomen jaarlijkse generatie van Hoover Dam met 22% aangezien het reservoir ook afneemt naar het niveau van de "dode poel" (geen generatie).

Californië haalt normaal gesproken ongeveer 13% van zijn elektriciteit uit waterkracht, maar tijdens een droogte die daalde tot slechts 6%. Dat niveau van reductie vormt een uitdaging voor plaatsen als Californië en Europa, maar met gediversifieerde netwerken kunnen ze zich aanpassen. Hoe zit het met landen waar waterkracht het net domineert? Een droogte in 2015 verminderde de opwekking van waterkracht in Zambia in dezelfde mate als in Californië, behalve dat waterkracht bijna alle elektriciteit van Zambia levert! Dat betekent dat droogte nationale elektriciteit veroorzaakte generatie met 40% afnemen, met voortdurende black-outs en enorme economische ontwrichting tot gevolg. Dit jaar lijkt erger te worden.

Deze voorbeelden laten zien hoe droogte kwetsbaarheden kan blootleggen in energie- en economische systemen die momenteel afhankelijk zijn van waterkracht. Wat onze aandacht echt zou moeten trekken, zijn toekomstige voorspellingen: dat de wereldwijde waterkracht zal verdubbelen om klimaatverandering te helpen voorkomen, maar ook dat er in de toekomst meer droogte en waterschaarste zal zijn vanwege de gevolgen van klimaatverandering die nu onvermijdelijk zijn (het minimaliseren van toekomstige opwarming is cruciaal om nog grotere verstoringen te voorkomen).

De International Energy Agency projecteert dat zuidelijk Afrika zal te maken krijgen met een verhoogd risico op droogte als gevolg van klimaatverandering, met bijbehorende verstoringen van waterkracht. Naast periodieke droogte zal de klimaatverandering Zambia in het algemeen droger maken, met een daling van de gemiddelde rivierafvoer en een vermindering van 20% in de opwekking van waterkracht.

Dit stijgende risico is niet beperkt tot Afrika. Een recent studeren in Natuur Climate Change ontdekte dat, zelfs onder het meest optimistische klimaatscenario, meer dan 60% van de bestaande waterkrachtprojecten zich in "regio's bevindt waar tegen 2050 aanzienlijke dalingen van de stroomstroming worden verwacht", oplopend tot 74% van de projecten met een grotere opwarming. ik was hoofdauteur van een studie waaruit bleek dat ongeveer een derde van de wereldwijde waterkrachtprojecten zich bevindt in regio's met een verhoogd risico op waterschaarste. De twee studies identificeerden vergelijkbare regio's die het meeste risico lopen, waarbij beide wezen naar China, het zuidwesten van de Verenigde Staten, Mexico, Zuid-Europa en het Midden-Oosten.

Ondertussen bevindt een kwart van alle geplande waterkrachtdammen zich in regio's met een gemiddeld tot zeer hoog risico op waterschaarste.

Deze huidige en toenemende risico's voor droogte en waterschaarste zouden de basis moeten vormen voor plannen voor het aanpakken van klimaatverandering, inclusief die welke voortkomen uit COP27. Landen zouden hun koolstofarme elektriciteitssystemen moeten plannen voor het niveau van droogte- en schaarsterisico's die al "ingebakken" zijn en/of waarschijnlijk onder de huidige trajecten. De effecten van droogte op elektriciteitsnetten in zuidelijk Afrika illustreren de kwetsbaarheid op systeemniveau van energiesystemen die sterk afhankelijk zijn van een bron die zo vatbaar is voor klimaatverstoringen

Diversificatie van opwekkingsbronnen en klimaatbestendigheid moeten belangrijke doelstellingen van energieplanners worden. Zonnepanelen werken bijvoorbeeld over het algemeen rond hun piekcapaciteit tijdens hete, zonnige droogteperiodes wanneer andere opwekkingsbronnen onder druk staan ​​(afgezien van waterkrachtdammen kunnen nucleaire en thermische centrales ook de opwekking zien verminderen tijdens droogtes als gevolg van uitputting van koelwater bronnen).

Waterkracht wordt vaak voorgesteld als een manier om netwerken te stabiliseren die sterk afhankelijk zijn van hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon, die fluctueren op basis van variabelen zoals het weer en de dag-nachtcyclus. Gepompte opslag waterkracht- die water van een lager gelegen reservoir naar een "batterij" van het bovenste reservoir brengt, klaar om op te wekken wanneer dat nodig is - kan dezelfde service bieden, met zowel een lager risico op droogte en schaarste als in het algemeen veel lagere negatieve gevolgen voor rivieren, visserij en gemeenschappen in vergelijking met naar conventionele waterkracht.

Waterkracht speelt een rol bij het oplossen van de klimaatuitdaging, maar het is absoluut noodzakelijk om te begrijpen dat waterkracht zelf veel kwetsbaarder is voor door het klimaat veroorzaakte verstoringen in vergelijking met andere hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon. Gediversifieerde, koolstofarme netten zorgen voor meer veerkracht in het licht van veranderende klimaat- en hydrologie – en we hebben nieuw overheidsbeleid, energieplanning en financiële stromen nodig om hun toekomstige ontwikkeling te ondersteunen.