研究人员提议对不发电的大坝进行改造 在不增加生态负担的情况下创造电力

2021年07月22日 10:11 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

随着风能和太阳能价格的下降,人们很容易忘记全球三分之二的可再生能源来自于水电。但是,水力发电的未来与成本和有时可疑的环境后果混在一起。 事实上,大多数水坝并不是为了水力发电而建。它们有助于阻止洪水,为农场和家庭供水,但它们并不发电,尤其是在发展中国家。挪威科技大学(NTNU)的土木工程师Tor Haakon Bakken表示,欧洲近一半的大坝主要用于水力发电,但只有不到六分之一的亚洲大坝和十分之一的非洲大坝产生大量电力。

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Bakken等一些研究人员把这种大坝视为机会。他是少数提议通过在大坝底部安装涡轮机来改造旧的、不发电的大坝的研究人员之一。他认为,这将在不增加生态负担的情况下创造电力。

Bakken的研究小组和他的一个研究生Nora Rydland Fjøsne在理论上为西班牙南部的许多大坝做了这样的模拟。他们的研究发现,在许多情况下,改造是一种经济上可行的方法。

Bakken希望水电开发商在重新建造之前考虑改造。他说:“我认为,就西班牙的情况而言,我们已经证明,这在技术上和经济上都是可行的选择。而且我认为在其他许多地方也是如此。”

即使是发电的大坝也可以进行有效的改造。巴西能源研究办公室估计,更新老化的水电站可以增加3至11千兆瓦的发电能力--超过巴西现有的87千兆瓦水电基地。同时,美国国家可再生能源实验室(NREL)的科学家们建议将水库作为浮动太阳能电池板的床,他们认为理论上可以产生数兆瓦的电力。

但是,如果确实需要建造新的水电设施,其他科学家认为最好的行动方案是保持小规模:集中精力建立所谓的径流式水电站,尽量保持河流及其环境条件的完整性。

"这种涡轮机,你不需要淹没大片区域,"密歇根大学的能源系统研究员Michael Craig说,他以前是NREL的。

Craig和他的一些来自NREL和私营部门的Natel能源公司的同事在加利福尼亚的一条河上模拟了一连串的河道大坝,所有这些大坝都是相连的,因此可以很容易地控制。他们发现,这种方法和改造大坝一样,在经济上是可行的。

环境保护基金的气候科学家Ilissa Ocko说:“设施越小,你能得到的能源就越多,我认为这绝对是一个伟大的战略。”

纠正旧水坝的进程

古老的水坝可以防止洪水和供水,但它们也可以使上游的无数社区流离失所,并限制下游的河流流量。这些水坝对依靠河流为生的农村和原住民造成了极大的伤害。

此外,一些水坝产生的温室气体数量惊人。科学家们现在知道,罪魁祸首正是这些水库--以及被困在下面的生物物质。Ocko说:“你基本上是在淹没整个地区,那里有所有这些植被,现在只是在水下分解。”

其结果是什么?温室气体。在二氧化碳的基础上,它可以产生甲烷,虽然在大气中的持续时间不长,但在变暖方面更有效力。表面积较大的水库,以及水温较高的水库,如赤道附近的水库,特别容易产生大量的甲烷。

以巴西的亚马逊地区为例。圣保罗大学地球化学家Dailson José Bertassoli, Jr.说:“在过去的几十年里,巴西靠近消费市场的所有水电扩张潜力都已耗尽,亚马逊地区成为新的前沿阵地。”

但是,亚马逊地区的许多水坝在产生温室气体的能力方面与化石燃料工厂相当。西部非洲的对应水坝也是如此。事实上,环境保护基金的一项研究发现,在他们考察的全球1500个水电站中,有近7%的水电站每单位能源的温室气体排放量超过了化石燃料电站。

这是避免建造新大坝的充分理由,而应着眼于我们拥有的东西。Bertassoli说:“就环境影响而言,关注那些已经不在其自然条件下的地区是有意义的。”

面对其不断增加的环境成本,气候科学家认为水力发电仍有未来,但有一个注意事项:关键是要尽量减少那些大型的、产生温室气体的水坝的未来。

"我绝不会说我们应该远离水电。从气候的角度来看,我认为我们需要所有我们能得到的解决方案。"Ocko说。但是,她补充说,"我们不能做一个假设,并把它放到像太阳能和风能一样的可再生能源的桶里。它不是。"

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